BESIII上4.0GeV至4.6GeV正负电子对湮灭至矢量介子和赝标量介子截面的测量

The process of electron-positron annihilation to vector meson and pseudo-scalar meson allows us to probe the composition of matter, the nature of elementary particle, and the new particles, e.g. the channel of electron-positron annihilation to phi-pi is expected to be a good place to search for four-quark states. In addition, the measurements of the cross section for these channels could be used to determine the form factor of these processes. Such information is indispensable to separate the strong interaction amplitude from other decay modes, and to determine the relative phase between the electromagnetic and strong amplitudes. Furthermore, understanding the discrepancy between the measured value of the anomalous magnetic moment of the muon and that predicted by the theoretical model requires not only precise measurements, but also measurements over the entire energy range. BESIII has already accumulated large data samples from 4.0GeV to 4.6GeV, which enable us to measure the cross section of these processes. The project will deepen our understanding of hadronic process in electron-positron collider field, validate different models, promote the development of theory, and improve the understanding of the world.

正负电子对湮灭至矢量介子和赝标量介子的过程，为我们研究物质的组成，基本粒子的性质，以及寻找新粒子提供了机会。如，正负电子对湮灭至phi-pi过程被认为是寻找四夸克态的理想场所。另外，通过测量这些过程的产生截面，可以确定它们的形状因子，进而为区分强相互过程和其他过程，以及确定它们的相角提供必不可少的信息。此外，mu反常磁矩的实验测量值与理论预期值出现了较大的偏差；为了理解这些偏差，不仅需要对正负电子衰变到矢量介子和赝标量介子的截面进行精确实验测量，还需要在全能谱中对其进行测量。第三代北京谱仪已经在4.0GeV-4.6GeV能量区间内采集了大量的数据，利用这些数据系统地测量正负电子衰变到矢量介子和赝标量介子过程的截面，将加深我们对正负电子对的强子衰变过程的认知，还可以检验不同模型正确性，促进理论知识的发展，提高我们对客观世界的认识。

1964年，Gell-Mann和Zweig提出了著名的夸克模型，认为重子由3个夸克组成，而介子则由夸克和反夸克组成。夸克模型成功的解释了实验上观测到的大部分强子；但是，近年来在实验上发现的一些被称为XYZ粒子的夸克组成与传统重子/介子不一样，它们被认为是新强子态的候选者。对这些粒子的寻找和研究是粒子物理的前沿课题，对人们认识微观物质形态和研究强相互作用具有重要的科学意义。.本项目的一项重要课题是利用BESIII上采集的质心系能量3.773-4.701GeV的数据，通过正负电子对湮灭至轻强子末态，寻找类粲偶素存在的证据，以加深人们对这些粒子的理解。然而，在e^+ e^-→ωπ^0、ωη这两个过程中，并未发现明显的ψ(4160)、Y(4230)、Y(4360)、ψ(4415)以及Y(4660)信号，这意味着这些粒子衰变到ωπ^0和ωη的截面非常小；此外，研究表明，这两个过程的截面可以通过函数s^(-n)较好的描述。这些结果为理论模型提供了重要的参数输入。该课题的另外一项工作是测量e^+ e^-→ϕη的截面，这项目工作正处于BESIII内部评审的最后阶段，预计今年上半年能够顺利发表。.本项目的另外一项重要课题是利用质心能量为4.23 GeV-4.70 GeV的数据，测量了e^+ e^-→π^+ π^- ψ_2 (3823)过程的产生截面和ψ_2 (3823)→γχ_c1的分支比。本研究在该过程的截面线型上，以超过5倍标准偏差的显著性发现了矢量共振结构，这也是实验上首次观测到Y粒子与D-波粲偶素的耦合；同时，给出了目前为止ψ_2 (3823)最为精确的质量测量值。该项研究将进一步加深我们对cc ̅系统动力学机制的理解。.此外，利用448兆ψ(3686)数据，测量了ψ(3686)→Σ ̅^0 Λ+c.c.以及χ_cJ→ΛΛ ̅的分支比。这项研究对于加深粲偶素衰变机制的理解具有重要意义。