粲偶素到轻赝标介子的辐射衰变的研究

The channel of vector charmonium radiative decay to a neutral pseudoscalar meson P=(pi0,eta,eta') is an ideal test for low energy QCD. By this kind of studies, various of phenomenological models can be tested. The CLEO collaboration reported the upper limit of branch ratio of Upsilon(1S) radiative decay to neutral pseudoscalar meson, which is one order lower than the theoretical prediction. It is a hint that the comprehension of the decay mechanism of heavy flavor quarkonium radiative decay to neutral pseudoscalar meson is not perfect. Moreover, BESIII measured the value of R, which represents the mix-angle of eta-eta', and the value of R is one order smaller than the theoretical prediction in the Psi' decay, with a large statistical error. For the Psi'' radiative decay to neutral pseudoscalar meson, there is no evidence except the upper limit reported by CLEO collaboration. In 2012, BESIII took 4 times as much data than before in the region of Psi'. And we also have the largest dataset in the Psi" region. This gives us a good opportunity to re-study the Psi' radiative decay to neutral pseudoscalar meson using the new data, to give the ratio of R, to search the evidence of Psi" radiative decay to neutral pseudoscalar meson.

矢量粲偶素辐射衰变到中性轻赝标介子P的过程是检验低能QCD的理想场所。通过此类研究可以对各种各样的唯象模型进行检验。CLEO合作组报道的Upsilon(1S)辐射衰变到中性轻赝标介子的分支比上限远远小于理论估计值，这预示着我们对重夸克偶素辐射衰变到轻赝标介子的机制理解仍不够完善。另外，BESIII以前在Psi'辐射衰变中到eta和eta'分支比的比值R，比理论预言值低了一个量级，Psi'到pi0和eta显著度还不到5sigma；而Psi"到中性轻赝标介子P的衰变目前实验上只有CLEO报道的上限。在2012年BESIII在Psi'能区取了4倍于以前的数据，而在Psi"能区，我们也拥有世界上最大的样本。这给我们利用新数据重新研究Psi'到中性轻赝标介子辐射衰变的分支比及eta-eta'衰变道的比值R，寻找Psi"到中性轻赝标介子辐射衰变存在的证据，提供了一个很好的机遇。

在实验上检验低能QCD理论预言，为QCD非微扰问题的解决提供物理参数和数据支撑，有着非常重要的物理意义。依托BESIII探测器采集的数据，我们开展了一系列的实验测量的研究工作。利用2016年上半年获取的质心能量为4.178GeV的实验数据，我们测量了Ds -->p nbar的分支比，信号显著度远高于5倍sigma，确定了CLEO之前发现的不到4sigma的结果。另外，利用质心能量在3.773GeV的实验数据，我们研究了D-->pi0pi0 e nu过程中pi0-pi0系统的强子结构，在其中寻找到f0(500)成分，显著度高于3.5sigma。我们还利用振幅分析方法研究了D+介子到pi+pi-的半轻衰变和D0介子到pi0 pi-的半轻衰变过程，首次发现了S波成分中的f0(500)成分，并给出了f0(980)成分的上限。这些研究D到f0的衰变有助于我们理解这些标量介子的组分，为我们理解QCD的低能行为提供了数据支撑。此外，我们还对超出标准模型的新物理做了一些研究，主要包括重子数轻子数守恒破缺过程J／Psi-->Lambda_c e、 Ds-->Lambda e的寻找，C宇称破缺过程eta’-->eta e+ e-过程的寻找，重子数破坏过程和CPT检验方面的Lambda-Lambdabar振荡过程寻找和delta m上限的测量等等；超出标准模型的新物理的寻找的研究都取得了部分性的或者阶段性的进展，其中J／Psi-->Lambda_c e的上限比之前的类似的最好结果降低了3个量级，delta m上限的测量的初步结果比PDG原有结果提高了9个量级，Ds-->Lambda e是第一次在Ds介子衰变中寻找此类过程，属于首次测量。另外在基金的支持下，我们积极和理论家开展学术交流合作，探讨了在D（s）的半轻衰变中寻找新物理的可能性，相关结论也以文章的形式发表在学术期刊上。