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如果考虑到中微子具有微小非零的质量,那么标准模型(SM)中严格禁戒的轻子味破坏(LFV)就有出现的可能。然而这些微小质量对于LFV过程会产生巨大的压低作用,这使得在现有实验精度基础上去测量LFV过程分支比变得相当困难。不过可喜的是现今为止,已经有多种理论模型被提出,它们把LFV效应提升到一个可以通过实验进行观测的层次。 这些理论预测模型的例子有超对称模型(SUSY),包括基于超对称的大统一理论,右手中微子超对称,规范传递的超对称破缺,轻类矢量粒子超对称,R宇称破坏超对称,Z模型和违反洛伦茨不变性模型。如果能够观测到远在标准模型预期之上的LFV衰变过程,这将成为发现新物理的有力证据。 在实验方面,很多科学家已经开始利用轻子(μ,Τ),赝标量介子(K,π),矢量介子(φ,J/ψ,Υ)等一系列衰变对LFV效应进行研究和分析。这些实验包括最近MEG合作组通过研究测量出μ+→γe+衰变过程的分支比上限为B(μ+→γe+)<5.7×10-13[8];以及BaBar合作组利用相似的Τ衰变测量得出B(Τ+→γe+)<3.3×10-8的结果[9]; E871合作组和E865合作组在对中性kaon和pion衰变进行研究后得出的最新测量结果是B(K0 L→μ+e-)<4.7×10-12[10]和B(π0→μ+e-)<3.8×10-10[11]; SND合作组则利用通过正负电子在质心能量为√s=984-1060 MeV处对撞取得的8.5 pb-1数据,测得了最精准的φ粒子衰变上限:B(φ→μ+e-)<2.0×10-6;在底夸克偶素领域中,CLEOⅢ合作组基于2080万个Υ(1S)事例,930万个Υ(2S)事例和590万个Υ(3S)事例,发表了迄今为止最严格的LFV上限:B(Υ(1S,2S,3S)→μΤ)<O(10-6);在粲夸克偶素方面,最精确的上限由北京谱仪Ⅱ(BESⅡ)合作组取得,他们通过对5800万个J/ψ事例进行研究,测得B(J/ψ→μe)<1.1×10-6[14],B(Jψ→eΤ)<8.3×10-6和B(J/ψ→μΤ)<2.0×10-6。进行升级后的新一代北京谱仪Ⅲ(BESⅢ)探测器在精确度方面就上一代有了质的提高,并且已经获取了大约2.25亿的J/ψ事例,这便使得能够通过J/ψ衰变过程来对LFV进行研究。 在过去的几年里,另一个物理领域也吸引了越来越多的物理学家进行研究,这就是类粲偶素态的研究。其中一个比较重要的类粲偶素态就是Y(4260)。它率先被BABAR合作组通过初态辐射过程e+e-→γISRπ+π-J/ψ发现,随后被CLEO和Belle合作组用同样的方法发现。因为Y(4260)由正负电子湮灭的初态辐射过程产生,所以它的量子数必须为JPC=1--,然而它在1--ψ家族里面却没有相应的c(c)位置。另外,Y(4260)也展现出其他不同寻常的特性,比如它的宽度相对来说比较窄,而且跟hidden-charm末态有非常强的耦合。这说明非常规的介子谱是存在的。理论上对Y(4260)的解释有很多种,但是它们都需要进一步的实验检验。 迄今为止,大部分在实验方面的Y(4260)研究是设计强子跃迁的:Belle合作组通过π+π-J/ψ发现了非常明显的Y(4260)信号,但是没能够通过ηJ/ψ过程发现;基于在√s=4.260 GeV处采集的13.2pb-1数据,CLEO合作组研究了16个道,它们要么是粲偶素末态要么是强子末态,但是只有很少一部分道的显著度超过3σ。为了能够进一步研究Y(4260),通过分析Y(4260)和低质量粲偶素态之间的辐射跃迁就显得非常重要。 理论上e+e-→γxcJ的截面已经有人通过NRQCD进行了预测。但是在实验上,此方面的研究还很少,唯一的结果来自于CLEO Collaboration。不幸的是,由于统计量的限制,没有显著的信号被发现。现在BESⅢ已经收集相当大量的数据,这使得重新深入研究这个道并发掘出更多Y(4260)性质成为了可能。 结合以上所述,这篇论文中的研究课题包括: 首先运用盲分析方法来研究轻子味破坏过程J/ψ→ e±μ(干)。然后在信号区内发现了四个事例,这一结果与原先的本底预期相符合。最终得到在百分之九十置信度下J/ψ→ e±μ(干)的分支比上限为B(J/ψ→ eμ)<1.6×10-7,这是迄今为止在重夸克偶素领域中关于LFV效应最精确的上限测量。 基于BESⅢ上在√s=4.009,4.230,4.260和4.360 GeV能区收集的数据,想寻找e+e-→γxcJ(J=0,1,2)的过程,并发现了e+e-→γxc1和e+e-→γxc2存在的证据,它们的显著度分别是3.0σ和3.4σ,然后也测量了在√s=4.009,4.230,4.260和4.360 GeV能区的σB(e+ e-→γxc1)和σB(e+e-→γxc2)的截面。然而并没有发现显著的e+e-→γxc0衰变道的信号,并估算出了其相应的90%置信度下的截面上限。