北京谱仪Ⅲ上ω/ψ(3686)→π+π-π0的实验研究

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北京谱仪Ⅲ(BESⅢ)是工作在北京正负电子对撞机(BEPCⅡ)的大型通用探测器,主要用于开展Τ-粲能区的物理研究。当前,北京谱仪Ⅲ(BESⅢ)已采集了1.3×109个J/ψ事例以及4.8×108个ψ(3686)事例,为研究粲偶素衰变奠定了良好基础。事实上,基于本底低、末态事例拓扑结构简单、高探测效率等优点,北京谱仪Ⅲ实验所采集的世界上最大的J/ψ和ψ(3686)事例样本也为深入研究轻介子谱和轻介子衰变提供了独一无二的机会,有助于检验低能区强相互作用理论。  首先,基于色散关系,本文完成了ω→π+π-π0的达利兹图分析。通过针对两体衰变J/ψ→ωη的事例选择,得到一个干净的ω→π+π-π0事例样本。根据色散关系所提供的参数化方式,对ω→π+π-π0达利兹图进行了详细分析。采用极大似然法方法,在不同情况下拟合得到参数化后衰变振幅中的各个系数。就色散关系参数化方式而言,拟合结果显示只需考虑低阶贡献即可很好地描述数据,对应的系数分别为α=122.7±7.7±3.5,β=28.1±9.0±5.0。该结果与色散关系的预言结果在误差范围内相一致,并且与不包含交叉道效应的预言值更为接近,表明所谓的交叉道效应可能不如预期显著。  其次,利用协变张量振幅,初步完成了ψ(3686)→π+π-π0的分波分析。由于同位旋、P宇称和角动量守恒的约束,该衰变过程的主要贡献来自于ρ(770)及其激发态。BESⅡ实验分析该衰变过程时,认为ρ(770)和ρ(2150)即可描述数据。但本文分波分析发现,除上述两个中间态之外,为很好地描述数据,还需要引入ρ(1450)、ρ(1700)、ρ3(1690)、ρ3(2250)等激发态的贡献。在此基础上,通过扫描测量了这些激发态的质量和宽度,在误差范围内,与之前的实验结果一致。另外,本文还测量了该过程的分支比,B(ψ(3686)→π+π-π0)=(1.85±0.02±0.06)×10-4,与之前的实验结果符合得很好。  最后,本文对飞行时间探测器(TOF)的粒子鉴别(PID)和老化进行了深入研究。TOF在BESⅢ实验的PID中扮演着重要角色。本文利用J/ψ→ρπ,K★K,p(p)π+π-样本,深入研究了PID中真实数据和模拟数据的不一致性,并采用输出脉冲幅变换、分辨率补偿、以及适当调高阈值等方法对PID进行修正,使得真实数据和蒙特卡洛的不一致性下降到1%以内。同时,本文基于过去几年获取的e+e-→e+e-数据,详细研究了桶部TOF的闪烁体发光衰减长度和相对增益的老化情况,测得闪烁体平均的发光衰减长度的年衰减速度4.4%,相对增益的年衰减速度为3.2%。可以预期在未来八年内,桶部TOF仍旧可以稳定运行。
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