论文部分内容阅读
Λc+重子是最轻的粲重子,大多数粲重子最终都会衰变到Ac+。细致研究Ac+的衰变可以帮助我们理解粲重子谱。由于没有大统计量且干净的Ac+数据样本,实验上对∧c+半轻衰变的研究比较缓慢。目前,实验上只观测到∧c+的一种半轻衰变过程∧c+→∧l+vl(l= e,μ)。2014年,BESIII在质心系能量√s= 4.6 GeV处收集了 567 pb-1的e+e-对撞数据,其中含有∧c+∧c-重子对数目为N∧c+∧c-=(105.9 士 4.8 ± 0.5)× 103,是世界上最大的∧c+∧c-对阈值上的数据,这使得我们能够更加系统地研究Ac+的衰变。Λc+重子和D0/D+介子的寿命都是由粲夸克主导,特别地,Ac+的单举半轻衰变过程和D0/D+的单举半轻衰变过程有很强的关联。如果考虑地简单一点,我们可以认为把D中的轻夸克换成∧c+的ud-双夸克后,两者之间的半轻衰变宽度依旧相似。然而,ud-双夸克在∧c+衰变时可以处于激发态,这使得重子的情况比介子的情况更加复杂。因此,精确地测量∧c+→ Xe+ve的分支比可以帮助我们理解∧c+的内部结构以及衰变动力学。在本论文中,利用BESIII在质心系能量√s= 4.6 GeV处收集的567 pb-1的e+e-对撞数据,我们使用双标记的方法首次测量了 ∧c+的单举半轻衰变∧c+→ Xe+ve的绝对分支比。为了减少测量结果对模型的依赖,减小系统误差,各种粒子的鉴别效率和误鉴别率都是通过研究数据中相应的控制样本得到。最终的测量结果为B(∧c+→Xe+ve)=(3.95± 0.34±0.09)%,其中第一项和第二项误差分别为统计误差和系统误差,与35年前MARKII合作组的测量结果B(Ac+→Xe+ e =(4.5 土 1.7)%相比,精度提高了 3 倍。与 BESIII 测量的∧c+ → Ae+ve衰变的分支比相比,比值:B(∧c+→∧e+ve)/B(∧c+→Xe+ve)=(91.9 ± 12.5±5.4)%。其中,径迹效率的系统误差抵消。比值的结果显示,∧c+→∧e+ve在∧c+的半轻衰变过程中占主要部分,这也是尚未观测到∧c+其他半轻衰变的一个原因。根据粒子数据组上∧c+的寿命τ∧c+=(200±6)× 10-15 s,我们可以计算出∧c+的半轻衰变宽度r(∧c+→ Xe+ve)=(1.98 ± 0.18)× 1011 s-1。与d的平均半轻衰变宽度相比,可以得到比值Γ(∧c+→Xe+ve)/Γ(D→Xe+ve)=1.26± 0.12。根据有效夸克理论,比值Γ(∧c+→Xe+ve)/Γ(D→Xe+ve)1.67,而重夸克展开计算得到的结果为1.2。目前的实验测量结果倾向于后者,需要注意的是,两个理论计算结果并没有给出相应的误差。2012年,大亚湾反应堆中微子实验测量了中微子的混合角sin22θ13 =0.0841 ± 0.0027 士 0.0019。混合角sin2 2013的值比预期的大很多,这使得中微子质量顺序的测量成为可能。江门地下中微子实验的主要物理目标是通过精确测量反应堆产生的反电子中微子能谱确定中微子质量顺序,预期在6年的取数时间后对中微子质量顺序测量的置信度达到3-4倍标准偏差。为了达到预期的物理目标,要求探测器的能量分辨率好于3%/√Evis,其中Evis是反β衰变的可见能量。考虑到实验中的各种探测器效应,能量分辨率和能量的关系实际为σ/Evis=√A2/Evis+B2+C2/Evis2,其中统计项A来源于光电子的统计涨落,常数项B来源于光电倍增管量子效率的浮动等探测器效应,二次项C来源于光电倍增管的暗噪声。研究表明,常数项B的影响是统计项∧的1.6倍,是二次项C项的1.62倍。因此,对各项参数的要求就变成√A2+(1.6B)2+(C/1.6)2<3%。然而,即使在模拟中不考虑这些探测器效应的影响,得到的能量分辨率曲线依然有很大的常数项B。在本论文中,我们逐一研究了可能产生常数项的多种物理过程,包括切伦科夫光过程和淬灭效应。最终发现常数项来源于切伦科夫光过程。进一步的研究发现,切伦科夫光产生的闪烁光分布非常宽,导致能量分辨率变差。随着正电子能量的增加,切伦科夫光占的比例也会增加,对能量分辨率的影响也就越显著,最终导致了常数项的产生。