并行计算物理分析工具的开发及其在BES-III轻强子物理研究中的应用

北京谱仪BES-III已经成功获取了一亿的Psi(2S)和两亿的J/Psi数据。分析这些高统计量数据，现有的分波分析软件工具已很难满足需求。我们将开发新的具备并行计算功能的分波分析软件系统，融合国际先进的物理分析技术，用通用计算语言OpenCL将图形处理单元GPU强大的并行运算功能应用于轻强子物理分析，并使之成为轻强子物理分析领域的通用工具，推动BES-III在粲物理分析技术的发展和提高。应用开发出的并行计算分析工具，我们将通过研究Psi（2S）和J/psi的衰变，系统研究常规介子态和重子态，寻找理论预言的新型强子态和重子激发态，研究它们的产生和衰变特性，确定它们的质量、宽度、衰变分支比和自旋宇称，为标准模型理论的检验提供更多的实验事实，使北京谱仪在轻强子物理上的实验研究有新的突破。

分波分析和Dalitz图分析是高能物理实验中的关键技术。为分析北京谱仪BES-III获取的大统计量实验数据中的D介子衰变和J/psi粒子衰变，我们在开放计算机语言OpenCL的编程标准下，基于RooFit框架开发出使用图形处理单元GPU的并行计算技术的分波分析软件RooGPUPWA和Dalitz图分析软件RooGPUDPA。RooGPUPWA和RooGPUDPA软件的拟合结果与基于中央处理单元CPU的传统软件相比，拟合结果一致，而拟合速度提高了100倍以上，实现了预期的研究目标。目前，RooGPUPWA软件已应用于BES-III的D介子四体衰变的分波分析和J/psi粒子衰变的分波分析，RooGPUDPA软件已应用于BES-III的D介子三体衰变的Dalitz图分析。这两个软件满足了BES-III物理研究的需求，极大地提高了物理分析的工作效率。