BESIII上P波粲偶素新衰变模式的实验研究

由粲夸克和反粲夸克组成的粲夸克偶素是检验量子色动力学(QCD)的最重要的实验体系之一。非相对论量子色动力学等理论计算为实验上检验QCD提供了可能，实验结果对于发展QCD，尤其是低能下的QCD理论具有现实意义。至今P波三重态粲夸克偶素的实验研究结果比较少。已发表的信息，仅列出约15%的chi_c0 衰变末态，约43%的chi_c1衰变末态和约28%的chi_c2衰变末态。本项目拟通过chi_cJ衰变到激发态重子对研究色八重态机制；通过chi_c2衰变到矢量介子-赝标量介子讨论螺旋度选择规则破缺过程中"中间粲介子圈图"机制的理论计算；通过chi_cJ衰变到多体末态探讨其衰变性质；并讨论S波粲偶素(J/Ψ和 Ψ')和P波粲偶素chi_cJ的衰变机制的差异。这些研究将有助于深刻了解 chi_cJ的产生和衰变性质，并有助于检验QCD理论在低能下的行为。

根据基金的资助，我们在Phys.Rev.D上发表五篇文章；三份分析正在BESIII内部审稿；三项分析在BESIII的物理组会上报告。总的说来，我们按计划完成研究计划。两位博士生和两位硕士生完成毕业论文；在读两位博士生和一位硕士生的分析进展顺利。博士生耿聪根据研究成果制作的墙报在日本召开的希望会议(2011年3月)上获得”最佳墙报奖“。.. 色八重态机制讨论chi_cJ衰变到重子对，但是PDG2010仅有chi_cJ衰变到基态重子对的数据，不存在激发态重子对的数据。我们首次观测到chi_cJ衰变到激发态重子Lambda(1520)对和Sigma(1385)对，报道二十多个chi_cJ的新衰变模式。PDG2012和理论工作者已经引用部分实验结果。.. 我们首次观测到螺旋度选择规则禁戒的eta_c衰变到Sigma对和Xi对。实验数据和相关理论在误差范围内一致。我们精确测量chi_cJ->p anti-n pi-和chi_cJ->p anti-n pi- pi0过程(含共轭)，通过p pi和n pi的不变质量谱研究激发态重子N*。在chi_cJ->p K- anti-Lambda过程(含共轭)中观测到p anti-Lambda +c.c阈值附近的反常结构，并不能用相空间解释。首次观测到J/Ψ->p+ p- pi0 eta过程，并发现J/Ψ->p+ p- a0(980)过程的存在。实验数据可用于一种手征幺正理论计算的J/Ψ->p+ p-介子+介子。我们首次观测到过程chi_cJ->phi K K pi，研究K K pi的不变质量谱。首次观察chi_cJ-> pi0 K+ K- 2(pi+ pi-)过程的存在。根据BESIII合作组在质心系能量3.81GeV-4.42GeV的实验数据，测量e+e- ->eta J/Ψ和pi0 J/Ψ过程的截面或上限。 .. 根据多变量方法有效的提高Lambda选择的信噪比。研究单举pi0强子中pi0选择方法。研究从初级/次级顶点出来的pi/K/P/pi0的重建和鉴别效率。.. 总的说来，我们首次发现和精确测量二十多个eta_c，J/Ψ，chi_cJ和Ψ'的新衰变模式，为粲偶素衰变机制的研究提供实验数据。为粲偶素中检验量子色动力学(QCD)，发展QCD，尤其是低能下的QCD理论具有现实意义。