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BESⅢ探测器是运行在升级后的北京正负电子对撞机(BEPCⅡ)上的新型磁谱仪。飞行时间探测器是其中的一个重要子探测器,它主要用于触发和粒子鉴别。BESⅢ的性能与之前的BESⅡ探测器相比有了很大提高,同时探测器的设计与建造有了很大的变化。为了满足BEPCⅡ的高亮度和BESⅢ探测器的高精度的要求,有必要开发高精度的离线模拟软件,以减小物理结果的系统误差。本论文根据基本物理原理,利用GEANT4研究飞行时间探测器(TOF)的精细Monte Carlo模拟,并用实验数据对模拟进行调试。
TOF模拟的软件包括了探测器几何和物质的描述,击中信息的记录,读出电子学的模拟以及基于击中信息的数字化。我们为TOF系统中的桶部和端盖部分的模拟分别构建了两个物理模型,模型中包括了可能的物理相互作用过程.这两个模型的模拟结果与TOF的GEANT4全模拟比较,得到了一致的结果,实现了光学过程的精确模拟:同时模拟速度比GEANT4全模拟有大幅度的提高,满足了BESⅢ实验产生海量模拟数据的需求。
同时我们利用实验数据对TOF模拟进行了调试。其中TOF模拟模型得到了进一步的完善,包括考虑了闪烁体的非线性响应、研究了MDC端面板物质对端盖TOF的影响,同时加入了TOF读出电子学的QTC非线性模拟。我们也实现了TOF模拟的真实化,包括从实验数据的TOF刻度信息得到模拟需要的参数和TOF有关的束流本底混合。调试后的TOF模拟与实验数据取得了很好的一致性,同时也加深了对探测器性能的理解,为物理分析研究提供了帮助。
本文利用BESⅢ在J/ψ(1S)以及ψ共振态峰上积累的实验数据,分析J/ψ,ψ→K0SpK-n+c.c.等衰变道,寻找五夸克态θ(1540)以及其他可能的共振态。研究表明,该衰变道中存在∧(1520)/∧(1520)共振态,没有观察到明显的θ(1540)信号,并初步给出了新的测量上限。