论文部分内容阅读
量子色动力学(QCD)成功预言了夸克模型中的普通介子和重子。然而除了普通的介子和重子外，量子色动力学并不排除多夸克态、胶球、混杂态等奇特强子的存在。J/ψ的辐射衰变一直被认为是寻找这些奇特强子的理想场所。运行在北京正负电子对撞机(BEPCII)上的北京谱仪III(BESIII)实验在2009年和2012年共累计获得了13.1亿J/ψ衰变事例，这是世界上最大的J/ψ数据样本，为研究其辐射衰变性质并寻找这些奇特强子提供了新的机遇。 本论文利用BESIII实验上获取的大统计量J/ψ数据样本，研究J/ψ的双辐射衰变过程J/ψ→γγφ，在γφ不变质量谱中观测各种可能的共振结构。论文详细分析了这一过程中各种可能的本底以及它们对信号的污染情况，通过拟合γφ不变质量谱，确定了低质量区域的峰位结构主要来自于η(1440)，而且f1(1420)的贡献很小。2014年粒子数据手册(Particle Data Group)给出J/ψ→γη(1440),η(1440)→γφ在95％置信度下的分支比上限为8.2×10-5，本文精确测量其分支比为(6.3±0.7±1.2)×10-6(其中第一项误差为统计误差，第二项为系统误差)，为进一步确定η(1440)的结构性质提供重要的实验信息。由于f1(1420)的贡献很小，本论文只给出了J/ψ→γf1(1420)，f1(1420)→γφ在90%置信度下的分支比上限为(2.1×10-6)。除此之外，在γφ高质量区域存在一个较宽的结构，其质量为(1823.9±12.0±9.1) MeV，宽度为(143.1±4.0±15.0)MeV，拟合统计显著性为4.7σ。这一新结构的质量和宽度与此前发现的X(1835)粒子的质量和宽度在误差范围内一致，因此它可能和X(1835)是同一粒子，γφ末态是X(1835)的辐射衰变模式。假定本文观测到的结构来自于X(1835)，本实验首次在含s夸克的衰变模式中观测到X(1835)，且测量J/ψ→γX(1835), X(1835)→γφ的联合分支比为(2.8±0.4±0.8)×10-6(其中第一项误差为统计误差，第二项为系统误差)。测量结果对深入理解X(1835)粒子的结构性质以及产生机制有重要意义。