在北京谱仪Ⅲ实验上寻找X(3872)→γX(3823)

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在粒子物理学中,除了传统夸克模型中由正反夸克组成的介子和三个夸克或三个反夸克组成的重子以外,量子色动力学还允许胶球、混杂态、多夸克态等奇特态强子的存在。迄今为止,大量的粲偶素和类粲偶素态在实验上被发现。虽然其中的一些粒粒子是常规粲偶素好的候选者,但是还有一些粒子并不能解释为常规粲偶素。我们将这些奇特态粒子统称为XYZ粒子。近年来,人们在DD阈值之上发现了许多新的类粲偶素,例如X(3872)、X(3823)、Y(4260)、Zc(3900)。其中X(3872)和X(3823)都是在Belle实验上被首次观测到。到目前为止,LHCb实验已经精确测量了X(3872)的质量、宽度以及量子数。对于其衰变模式的研究也一直在进行,目前Belle、BaBar、LHCb等实验已经发现的衰变模式有D*0D0+c.c.、π+π-J/ψ、ωJ/ψ、γJ/ψ和π0χcJ。理论上对X(3872)内部结构的解释有很多,例如常规粲偶素χc1(2P)态、χc1(2P)和分子态的混杂态或四夸克态等,但是还没有任何一种理论模型被实验证实。寻找X(3872)新的衰变模式,是研究其性质的一个重要途径,可以提供其内部结构的关键信息。常规粲偶素χc1(2P)可以通过辐射一个光子跃迁到13D2态。如果X(3872)包含自旋三重态χc1(2P)的组分,那么辐射衰变X(3872)→γX(3823)是可能发生的。理论上,非相对论势模型和Godfrey-Isgur相对论势模型已经计算出了χc1(2P)→γψ(13D2)、ψ(13D2)→γχc1(1P)的衰变分宽度。本文利用BESⅢ在e+e-对撞能量(?)=4.18-4.3GeV内收集的数据样本,寻找X(3872)→γX(3823)。我们没有在X(3872)的信号区内观察到明显的信号,因此在90%置信水平下,我们给出了X(3872)→γX(3823)、X(3823)→γχc1分支比与X(3872)→π+π-J/ψ分支比比值的上限为0.15。由于实验上X(3872)和X(3823)的测量还有很大的不确定性,因此我们提供的上限还不能验证理论上对χc1(2P)→γψ(13D2)衰变分宽度计算的正确与否。未来BESⅢ,BelleⅡ,LHCb等实验将会提供更多和更精确的关于X(3872)的研究。
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