博士论文-BESIII上J/ψ->eta phi pipi 的研究
宋欣颖
学位类别博士
2013
授予单位中国科学院大学
授予地点北京
导师沈肖雁
关键词Y(2175) 三维sidebands 干涉双解 eta1405
学科分类粒子物理与原子核物理
学位专业粒子物理与原子核物理
中文摘要量子色动力学(QCD)是描述强相互作用的理论,它预言了胶球,混杂态以及多夸克态等新型强子态的存在。QCD 理论的渐进自由的特点使微扰理论获得巨大成功。而微扰理论仅在在高动量迁移下的物理过程中可以得到应用,对于低能区,比如轻强子系统,微扰QCD已经不再适用, 我们主要通过格点~QCD~和一些唯象模型来研究低能量下的强相互作用。因此,我们需要大量的的实验数据来完善这些唯象模型,标定格点QCD。BESIII的工作能区恰好在 2GeV至4.6GeV,此能区一直被认为是寻找和研究新型强子和检验~QCD~理论的理想场所。 2006年,BABAR实验室通过~$e^{+}e^{-}\to\gamma_{ISR}\phi f_{0}(980)$~初态辐射过程发现~$Y(2175)$~\cite{babar},继而BESII~\cite{wanx}~和Belle~\cite{belle}~证实了~$Y(2175)$~的存在。实验结果引发了理论上对其性质的研究, 有以下几种可能:奇异夸克偶素($2^{3}D_{1}s\bar{s})$, 混杂态($s\bar{s}g$) 以及四夸克态。现有的实验数据并不能完全确定其性质。因此测量其更多的衰变道和参数显得尤为重要。 本文利用BESIII上~2009~年收集到的~225.3M $J/\psi$ 数据,通过研究~$J/\psi\to\eta\phi f_{0}(980)$,$f_{0}(980)\to\pi\pi$~这一衰变道,证实BESII上已观测到的~$Y(2175)$~信号。其中,对于~$f_{0}(980)\to\pi^{+}\pi^{-}$, 我们利用了三维~sidebands~的方法估计了本底,拟合了信号的各项参数,得到~$Y(2175)$~信号的质量和宽度为:$M=2199\pm 6 \pm 29$ MeV/c$^{2}$ 和 $\Gamma=106\pm 15\pm 29$ MeV/c$^{2}$,统计显著性 大于~$8\sigma$。本文得到的~$Y(2175)$~的质量和宽度值与以前实验所测得的结果在误差范围内一致。本文还研究了信号与非共振态部分的干涉并讨论了可能的双解。 由于统计量的缘故,$f_{0}(980)\to\pi^{0}\pi^{0}$~下的~$M(\phi f_{0})$~不变质量谱中,信号并不明显。 我们还研究了末态同为~$\eta\phi\pi^{+}\pi^{-}$~的~$\eta\pi^{+}\pi^{-}$~不变质量谱,给出了~$J/\psi\to\phi f_{1}(1285)$,$f_{1}(1285)\to\eta\pi^{+}\pi^{-}$~的分支比为: $Br(J/\psi\to\phi f_1(1285)$, $f_1(1285)\to\eta\pi^{+}\pi^{-})=(1.15\pm0.06\pm0.14)\times10^{-4}$; 以及可能存在~$\eta(1405)$~的在~C.L.=$90\%$~的分支比上限为: $Br(J/\psi\to\phi \eta(1405)$,$\eta(1405)\to\eta\pi^{+}\pi^{-})$ $<\frac{N_{observed}}{\epsilon\times N_{J/\psi}\times Br(\eta\to\gamma\gamma)\times Br(\phi\to K^{+}K^{-})\times (1-\sigma_{sys})}=0.44\times10^{-4}.$ %在理论上,利用两种模型($^{3}P_{0}$~模型与~flux tube 模型 %~\cite{Yml}~),计算了~$Y(2175)$~在奇异夸克偶素($2^{3}D_{1}s\bar{s})$, 混杂态($s\bar{s}g$)来两种假设下,$KK^*$,$K^*K^*$,$KK$~等衰变道的分宽度。 于是,在预言的~Y(2175)~的不同结构对应的衰变道中寻找~Y(2175)~的信号兑取分两种不同的关于$Y(2175)$的假设是极为重要的, 我们给出了$J/\psi\to\eta Y(2175)$,$Y(2175) \to K^{*}(892)\overline{K^{*}}(892))$置信度为90$\%$的上限所对应的分支比: $Br(J/\psi\to\eta Y(2175)$,$Y(2175) \to K^{*}(892)\overline{K^{*}}(892))$ $<\frac{N_{observed}}{\epsilon\times N_{J/\psi}\times Br(\eta\to\gamma\gamma)\times Br(K^{*}(892)\to K^{+}\pi^{-})\times Br(\overline{K^{*}}(892)\to K^{-}\pi^{+})\times (1-\sigma_{sys})}=1.42\times10^{-4}.$ 而且我们并没有发现明显的$J/\psi\to\eta Y(2175)$,$Y(2175)\to K(1460)K$,$K^{*}(1410)K$,$K_1(1270)K$,$K_1(1400)K$,$K_2(1430)K$,$\eta\phi$~ 或 ~$\phi K^{+}K^{-}$~ 这类过程存在的迹象。这些实验结果对于理解~$Y(2175)$~的性质非常重要。 当寻找$J/\psi\to\eta Y(2175)$,$Y(2175) \to K^{*}(892)^{+}K^{-}+c.c$时, 我们在$M(K^{*\pm}(892)K^{\mp})$发现一系列$\phi$的激发态,其中可能有$Y(2175)$存在的迹象,但并不明显。
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.ihep.ac.cn/handle/311005/209959
专题中国科学院高能物理研究所_实验物理中心_学位论文和出站报告
中国科学院高能物理研究所_实验物理中心
作者单位中国科学院高能物理研究所
推荐引用方式
GB/T 7714
宋欣颖. 博士论文-BESIII上J/ψ->eta phi pipi 的研究[D]. 北京. 中国科学院大学,2013.
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