北京谱仪实验III上超子激发态的实验研究

The understanding of the internal quark-gluon structure of baryons is one of the most important tasks in both particle and nuclear physics. From theoretical point of view, since baryons represent the simplest system in which the three colors of QCD neutralize into colorless objects and the essential non-Abelian character of QCD is manifest, the systematic study of various baryon spectroscopy will provide us with critical insights into the nature of QCD in the confinement domain. The main source of information for the baryon internal structure is their mass spectra, production and decay rates, etc. So far, the available experimental information is still poor, especially for the excited baryon states with strange quarks (hyperons), e.g., Lambda*,Sigma* and Cascade*, etc. Many excited baryons which are predicted by theories are not found experimentally. The charmonium decays provide us a good place for studying the excited nucleon N* and excited hyperons. We plan to search for the "missing" hyperons, measure the masses, widths, branching fractions and spin-parities of these hyperons by using partial wave analysis, based on the large J/psi and psi' data samples, accumulated at BESIII/BEPCII. With all the information, a deeper understanding of the baryon spectroscopy and a better understanding of the QCD can be achieved.

研究重子内部夸克－胶子结构，是目前人类探索物质微观结构的最前沿，是粒子物理和核物理学家共同关心的最基本问题之一。系统的研究各类重子谱将为我们了解禁闭区QCD本质提供极为重要的线索。然而，重子谱的实验数据很贫乏；即使是一些实验上确认得很好的态，理论模型的预言与实验不相符；理论预言的很多重子激发态至今未被发现。特别是含奇异夸克的重子激发态-超子激发态，其实验数据更是少之又少。因此，人们对重子结构的认识还很贫乏。粲偶素衰变为研究核子激发态和超子激发态提供了一个极佳的场所。本项目拟利用北京谱仪实验（BESIII）上获取的大统计量和高质量的 J/psi，psi'数据样本，研究超子激发态。对实验上已经发现的超子，测量其更多的衰变模式；寻找"失踪"的超子激发态，检验理论模型。通过上述实验研究，以期进一步丰富重子谱。

重子和重子谱的研究将为我们了解禁闭区QCD本质提供极为重要的线索。然而，重子谱的实验数据很贫乏；即使是一些实验上确认得很好的态，理论模型的预言与实验不相符；理论预言的很多重子激发态至今未被发现。特别是含奇异夸克的重子激发态—超子激发态，其实验数据更是少之又少。因而,目前人们对重子对的产生以及重子的性质、结构的认识依然很贫乏。北京谱仪实验（BESIII）获取的e+e-对撞数据，特别是大统计量的粲偶素数据样本，为研究核子激发态N* 和超子激发态Lambda*、Sigma*、Xi* 的产生极其性质提供了一个极佳的场所。本项目利用BESIII上获取的大统计量和高质量的 J/psi，psi(3686) 数据样本，研究超子激发态；利用e+e-在不同质心系能量的对撞数据，研究重子对的产生；通过上述实验研究，首次在psi(3686)衰变中观测到两个Xi的激发态：Xi(1690)- 和 Xi(1820)^，并给出其质量宽度以及相关分支比的测量。同时在J/psi 衰变中研究 Lambda(1405)，测量其质量宽度并对该衰变过程做详细的讨论; 利用质心系能量 4.008-4.600 GeV的数据，我们对e+e-->p pbar pi0和e+e-->Y(4260)->p pbar pi0的截面进行测量; 首次测量了粲偶素的P-波自旋三重态中的Chi_c1和 Chi_c2 to Sigma+Sigma ̄−的分支比，更加精确地测量到Chi_c0 to Sigma+Sigma ̄− 和Sigma0 Sigma ̄0衰变的分支比。我们还利用BESIII数据，在J/psi 衰变到p ̅K^+ Sigma^0 pi0+c.c.过程中研究 Lambda(1405)。对 J/psi 到 pi Lambda Sigma 衰变道的分波分析正在进行之中。