北京谱仪III对J/psi和psi(2S)参数精确测量

Charmonium physics is very important for understanding the strong interactions in the transition region from perturbative to non-perturbative QCD. The basic properties of resonance are characterized by three parameters: mass, leptonic and total width. The theoretical predictions need test by precise experimental measurements. This project intends to measure the cross sections of inclusive hadronic and leptonic final states of the charmonium states J/psi and psi(2S), via a fine energy scan in the vicinity of the resonance peaks, at the BESIII detector. With the newly deployed beam energy measurement system, the improved hadronic event generator LUARLW and the reliable initial state radiation calculation, by fitting the experimental data it is expected to obtain the resonant parameters with higher precision compared to the previous measurements.

粲夸克偶素物理对于了解微扰-非微扰QCD过渡区域强相互作用行为非常重要。共振态最基本的性质用三个参数来表征：质量，轻子宽度和总宽度。理论模型对其做出的预言需要精确的实验测量加以检验。本项目将利用北京谱仪BESIII对粲偶素J/psi和psi(2S)共振峰进行细致能量扫描，在峰位附近若干能量点获取数据，采取用能量测量系统刻度束流能量、以改进的强子产生器LUARLW确定效率、由可靠的辐射修正方案计算截面等措施，精确测量各能量点的强子末态和轻子末态的截面，用拟合理论公式的方法测定J/psi和psi(2S)三个特征参数，使其精度好于以往的实验测量值。

项目研究内容：粲夸克偶素(共振态)物理对于了解微扰-非微扰QCD过渡区域强相互作用非常重要。共振态最基本性质用三个参数表征：质量，轻子宽度和总宽度。理论模型的预言需要精确实验测量加以检验。本项目用BESIII对粲偶素J/psi和psi(2S)共振峰进行细致扫描，用能量测量系统刻度束流能量，精确测量轻子末态截面，用拟合方法测定J/psi和psi(2S)参数，使其精度好于以往实验。..数据获取情况：2012年在15个能量点对J/psi作了扫描取数，总积分亮度为83/pb，对J/psi的分析按计划进行。但由于BES合作组整体取数安排时间调整，对psi(2S)取数延迟至2016年6月，在7个能量点上获取了积分亮度为32/pb数据，延误了整个项目的进行。..数据分析情况：由于J/psi和psi(2S)数据获取时隔很长，对两批数据的分析分开进行。对J/psi的分析已经完成，而对psi(2S)的分析虽然已完成全过程，但还非常初步。..目前项目结果：对J/psi的分析得到轻子宽度与总宽度之比，利用BESIII已测量的J/psi轻子衰变分支比，在轻子普适性基础上得到轻子宽度和总宽度绝对数值:Gamma_e=(5.64+-0.10)keV, Gamma_tot=(94.3+-1.9)keV，该结果与其他实验组的结果在误差范围内一致，精度更高。该结果已写成BES合作组memo　BAM00268，题目目 “Measurement of J/psi decay withs with energy scan method”，现已通过BES合作组评审人评审，文章draft经合作组评审人多轮修改，有望近期可以投往Physics Letters B。对psi(2S)分析基本完整完成，参数拟合还很初步，目前结果Gamma_e/Gamma_tot=(0.00252+-0.0024)keV。利用PDG的psi(2S)衰变到轻子分支比得数值Gamma_e=(3.27+-0.37)keV，Gamma_muon=(3.26+-0.32)keV，误差还较大，正在改进之中。质量的测量依赖于能量测量系统，但由于此系统目前状态未达预期，发表的结果中将不包括质量值。..项目后续工作：在本项目结题后，还将按计划继续完成全部工作，发表两篇BES合作组文章，以及两篇与本项目改进有关的个人署名理论文章。