激发态粲偶素性质的研究

In the past few years, many more new charmonium states and Charmoniumlike States have been observed by the Belle, BaBar and BESIII Collaborations. The discovery of these states not only enriched the spectroscopy of charmonium states but also provided us with an opportunity to research the properties of charmonium states. We will study the properties of excited charmonium states by the Bethe-Salpeter(BS) equation method. There are four important parts: 1. We will get the mass spectrum and BS wavefunctions of excited charmonium states by solve the BS equation; 2. Calculating the OZI allowed strong decay of excited charmoniums with 3P0 model, and discussing the effect of relativistic correction , then we will get the decay widths of different decay channels, total decay widths and the relative branching ratios; 3. Studying the electromagnetic decays and annihilation decays of excited charmoniums, talking about the covariance of hadronic matrices, then getting the decay widths and the relative branching ratios; 4. study the production of excited charmoniums in decays of the B, Bc and so on, getting the decay widths and the branching ratios; the results will provide the theoretical evidence for the experiments.

在过去的一些年中，Belle，BaBar和BESIII实验室观察到了很多的粲偶素和类似粲偶素的粒子。这些粒子态的发现不仅丰富了粲偶素的介子谱，而且为我们提供了很好的机会研究粲偶素的性质。本课题将利用Bethe-Salpeter(BS)方程方法研究激发态粲偶素介子的性质。主要包含以下几个方面：1、通过求解激发态粲偶素满足的BS方程，得到粒子的质量谱和BS波函数；2、结合3P0模型计算激发态粲偶素的OZI允许的强衰变，讨论相对论修正的影响，然后得到不同衰变道的分宽度、总宽度和相对分支比；3、计算激发态粲偶素的电磁衰变和湮灭衰变，讨论强子矩阵元的协变性，最后得到衰变宽度和相对分支比；4、计算激发态粲偶素在B，Bc等介子弱衰变的产生，得到衰变宽度和分支比，为实验观察提供理论依据。

在过去的一些年中，Belle， BarBar和BESIII实验室观察到了很多的粲偶素态。这些介子态的发现不仅丰富了粲偶素的介子谱，而且为我们提供了很好的机会研究粲偶素的性质。将Z(3930)和X(4160)考虑为chi_c2(2P)和chi_c2(3P)，利用改进的BS方程方程方法计算了Bc介子到Z(3930)和X(4160)态的弱衰变。这样的衰变不仅可以为将来实验观察Z(3940)和X(4160)提供一个新的衰变道，也可以丰富我们对Bc介子衰变的认识。利用BS方程方法结合3P0模型计算了2P和3P态粲偶素的两体强衰变。chi_c0(2P)的两体强衰变宽度小于X*(3860)的衰变宽度，但是3P0模型计算强衰变宽度依赖于常数gamma，因此不能排除X(3860)是chi_c0(2P)态的可能。将X(4160)考虑为chi_c0(3P)态，相应的衰变宽度非常接近实验数据，并且相应的相对衰变宽度比值与X(4160)的实验结果一致，因此X(4160)是chi_c0(3P)态的一个很好的候选者。将X(4274)考虑为chi_c1(3P)态，相应的衰变宽度与X(4274)的衰变宽度非常接近，因此X(4274)是chi_c1(3P)态的一个很好的候选者。将X(4350)考虑为chi_c2(3P)态，总宽度大于实验的结果，如果要将X(4350)考虑为chi_c2(3P)态，将来需要更多的数据来验证。研究了Bc介子衰变到一个粲偶素和一个重介子的衰变道。计算了这些衰变道的分支比和CP非对称，给出了探测到CP非对称所需的粒子事例数。本项目判断出三个衰变道是最适合探测CP非对称的道，这三个道的CP非对称程度都在10^{−2}附近，且需要探测出来的预期事例数是10^{7}量级。利用Bc(2S)态介子的质量谱和波函数得到了相应弱衰变的强子化矩阵元，进一步计算了末态为赝标介子和矢量介子的半轻弱衰变，给出了相应的半轻弱衰变宽度。计算了ψ(3686)的电磁双轻衰变过程。根据费曼图结合初末态介子的波函数给出衰变过程不变振幅的形式，给出了形状因子曲线、末态电子(µ 子)不变质量谱及其衰变宽度。