在BESIII上寻找轻暗规范玻色子

近年来实验与理论的发展预示着几个GeV以下的轻暗规范玻色子存在的可能性，它们作为一种可能的新相互作用的携带者，亦是暗物质的有力候选者之一。工作在低能区、高亮度的正负电子对撞实验则是寻找这种新粒子，探索这种新相互作用的重要手段。升级后的北京正负电子对撞机（BEPCII）与北京谱仪（BESIII）已经采集到世界上最大、质量最好的J/ψ与ψ′样本，而J/ψ与ψ′的一系列稀有衰变极有可能蕴含着产生这种轻暗物质的衰变道，这使得通过研究这些稀有衰变来寻找和研究轻暗物质成为可能。本项目将利用BESIII上采集的J/ψ和ψ′样本，系统研究J/ψ和ψ′衰变中可能产生暗规范玻色子的衰变过程，测量其分支比（或上限）、进一步检验标准模型并探寻超出标准模型的新物理。与此同时，对一些比较重要的衰变道，从理论上推导其散射振幅的解析形式，并在此基础上开发模拟暗相互作用的蒙特卡罗产生子。

轻暗规范玻色子作为一种可能的新相互作用的携带者,是暗物质的有力候选者之一。BEPCII /BESIII作为高亮度的正负电子对撞实验则是寻找这种新粒子,探索这种新相互作用的重要手段。本项目利用 BESIII 上采集的 J/ψ和ψ′样本,系统的研究了一系列 J/ψ和ψ′衰变中可能产生暗规范玻色子的衰变过程，测量其分支比(或上限)、进一步检验标准模型并探寻超出标准模型的新物理。与此同时，对一些比较重要的衰变道，从理论上推导了其散射振幅的解析形式，并在此基础上开发了一系列BESIII动力学产生子。主要工作如下：.（1）计算η/η'->π+π-e+e-,π+π-μ+μ-, e+e-μ+μ-等稀有衰变过程的散射振幅，发展了BESIII相关衰变道新的动力学产生子，发表SCI论文一篇，并在致谢中注明本项目基金号。.（2）测量η'->π+π-e+e-的分支比及η'->π+π-μ+μ-的上限，这项研究已经发表在Physics Review D（PRD 87, 092011 (2013)）杂志上，并在致谢中注明本项目基金号。.（3）计算ψ(3686)-> e+e-χcj过程的散射振幅，提供相关衰变道BESIII新的产生子，并用于BESIII数据分析，给出分支比中心值，初步结果已在合作组会议上报告。.（4）计算η'-> e+e-ω的散射振幅，提供相关衰变道BESIII新的产生子，并用于BESIII数据分析，测量该过程衰变分支比，初步结果已在合作组会议上报告，并在BESIII合作组内提交memo。.. 此外为更好的理解著名的ρπ疑难以及弱相互作用无轻子衰变的同位旋选择规则问题，我们对BESIII上Ψ(3686)->ωK K、η′→Kπ、J/ψ－>ϕη'过程进行了研究，主要工作如下：.（1）测量Ψ(3686)->ωK K分支比，这项研究已经发表在Physics Review D（PRD,89,112006(2014)）杂志上，并在致谢中注明本项目基金号。.（2）寻找η′→Kπ过程并测量J/ψ－>ϕη'过程分支比。目前该研究课题已经初步完成，结果已在BESIII国际合作组的workshop上有两次大会报告并在BESIII合作组内提交memo。