BESⅢ上JPC=1--的粲偶素态衰变到重子对和粲介子对的研究

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自从1974年实验上发现粲偶素家族的第一个成员J/ψ粒子以来,许许多多量子数为JPC=1--的粲偶素家族成员相继被发现,如ψ(2S)、ψ(3S)、ψ(4S)、ψ(1D)、ψ(2D)等,其中J/ψ和ψ(2S)分别是矢量介子基态和径向第一激发态的粲偶素态。目前,实验上对J/ψ和ψ(2S)遍举衰变到重子反重子对给出的测量结果非常有限,尽管已有QCD理论模型对这些衰变过程做了相关的计算,但这些计算基本上都遭受了明显地近似处理。与此同时,根据之前实验测量的比值R(s)=σ(e+e-→μ+μ-)σ(e+e-→hadron)及相关的理论计算,显示了在DˉD质量阈上蕴涵着丰富的未知的结构或新的共振态。因此,实验上对J/ψ和ψ(2S)遍举衰变到重子反重子对和e+e-→DˉD截面的研究,将能帮助我们更好的检验相关物理模型的有效性以及DˉD阈值之上cˉc态的性质。在2009年和2012年,第三代北京磁谱仪收集了大约225百万的J/ψ和448百万的ψ(2S)以及5 fb-1的XYZ数据样本,这为我们研究J/ψ和ψ(2S)衰变到重子反重子对和测量量子数为JPC=1--的粲偶素态(或类粲偶素态)衰变到DˉD(D=D+、D0)粲介子对的截面提供了绝佳的机会。在本文中,基于单边重建方法,我们详细地研究了J/ψ和ψ(2S)衰变到重子反重子对遍举过程和e+e-→DˉD的遍举过程。对于前者,我们测量了J/ψ和ψ(2S)→BˉB(B∈Ξ、Σ(1385)、Ξ(1530)-)的各个遍举过程的分支比和角分布参数α,这些结果不仅在误差范围内与之前的实验结果一致,而且也提供了目前世界上最精确的测量。同时,利用测量的各个遍举过程的分支比,我们也计算了检验“12%规则”的比值Br(J/ψ)Br(ψ(2S)→B)→BˉBˉB,其偏离了12%,这意味着“12%规则”是破坏的。这些结果为理解J/ψ和ψ(2S)衰变机制和探索强相互作用的非微扰性质及其相关的强子结构的规律提供了丰富实验依据。对于后者,我们首次测量了质心能量在3.9GeV到4.6 GeV之间e+e-湮灭到DˉD介子对遍举过程的17个玻恩截面,其截面形状的趋势基本上与其它实验组得到的观测截面及势模型预言一致。这些结果为我们理解DˉD质量阈以上的物理性质提供了丰富的实验依据。
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