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自从1974年发现了c1c的束缚态J=?粒子以来,实验物理学家们又不断发现了(2S)、(3770)等粒子,这些粒子组成了一个粲夸克偶素家族。对它们主要的衰变道的测量日益精确,这些丰富的实验信息为我们了解它们的衰变机制等信息提供了宝贵的资料。对于e+e? 湮灭产生的J=?粒子,其衰变到重子-反重子对过程的末态粒子即重子服从一定的角分布。实验上,研究角分布系数可以为我们提供丰富的信息,如衰变粒子的极化、衰变机制和强相互作用等。同时通过J=?到重子-反重子对的衰变是一个很好的探寻夸克质量效应在螺旋度破坏中所起的作用的场所。
在高能物理实验中,根据相应的物理过程,都有一套模拟事例的Monte-Carlo产生子。在即将升级改造完成的北京谱议(BESIII)探测器上,要获得可靠而满意的精度,Monte-Carlo产生子质量的优劣将直接决定这探测器系统误差和探测器效率的精度,因此研制高质量的Monte-Carlo产生子具有现实意义。目前,现有的粲能区的Monte-Carlo产生子大部分是运动学意义上的产生子,还没有一套完整的、基于动力学信息的Monte-Carlo产生子能满足粲能区物理分析的精确测量需求,而动力学产生子则利用了衰变振幅的信息,更多的包含了动力学因素,能够更好的模拟实验细节。
仔细研究粲物理过程的机制和构建唯象模型,以确保所构建的产生子尽可能准确而详细地描述实验细节。在粲夸克偶素衰变机制的唯象描述方面,可以通过构造相应的过渡振幅来实现。构造的方法常用的有协变张量振幅方法和HelicityFormalism(螺旋度振幅方法)。螺旋度振幅方法形式简单,且由它描述的角分布信息可以分离出来,其表达的振幅可以很好的与实验测量参数接合。在本文中构建的产生子,所描述的粲夸克偶素到重子-反重子对衰变的跃迁振幅都是采用螺旋度振幅方法。
基于以上讨论,本文主要做了以下几个方面的工作:
1. 利用Carimalo模型,进一步研究了粲夸克偶素衰变到p 1 N¤(1440)、八(十)重态重子-反八(十)重态重子对及八重态重子-反十重态重子对衰变,给出了上述衰变的角分布系数的解析表达式。并在上述衰变中,讨论了夸克质量效应在螺旋度破坏中所起的作用。同时利用该模型计算的结果,在蒙特卡罗产生子EvtGen上分别构建了J=? ! B8 1 B8;B10 1 B10(B8(B10):八(十)重态重子)衰变的产生子模型。并且模拟输出了末态重子的角分布进行了检验,拟和的角分布参数值与程序输入值在误差范围内一致,表明所编写的程序代码是正确的。
2.对粲夸克偶素衰变到八重态重子-反十重态重子对衰变,利用一般矢量介子模型(GVDM)基础上发展的N ? ¢不变形状因子方法给出的结果,在EvtGen上构建了该衰变的产生子模型。并通过输出重子的角分布进行了检验,拟和的角分布系数值与程序输入值在误差范围内一致,可获知所编写的程序代码是正确的。
3.分别构建了粲夸克偶素衰变到赝标量介子对和矢量介子对,以及?cJ粒子衰变到重子-反重子对衰变的产生子模型。产生子模型的衰变振幅都采用了螺旋度振幅方法构建,并通过模拟输出末态粒子的角分布进行了检验,模拟的结果与理论预期一致。
4.对J=? ! °′c ! °Y 1 Y(Y :超子)衰变,本文采用Helicity Formalism 方法,构建了′c ! ¤1¤;§0 1§0;¥?1¥+衰变的不变振幅,并给出了这些过程的联合角分布公式。