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粲夸克偶素的重子对衰变及其蒙特卡罗产生子的研究

作　者: 庞彩莹
导　师: 杨永栩；平荣刚
学　校: 广西师范大学
专　业: 理论物理
关键词: 粲偶素 重子 角分布 蒙特卡罗事例产生子 螺旋度振幅
分类号: O572.33
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


自从1974年发现了ccˉ的束缚态J/ψ粒子以来,实验物理学家们又不断发现了ψ(2S)、ψ(3770)等粒子,这些粒子组成了一个粲夸克偶素家族。对它们主要的衰变道的测量日益精确,这些丰富的实验信息为我们了解它们的衰变机制等信息提供了宝贵的资料。对于e+e?湮灭产生的J/ψ粒子,其衰变到重子-反重子对过程的末态粒子即重子服从一定的角分布。实验上,研究角分布系数可以为我们提供丰富的信息,如衰变粒子的极化、衰变机制和强相互作用等。同时通过J/ψ到重子-反重子对的衰变是一个很好的探寻夸克质量效应在螺旋度破坏中所起的作用的场所。在高能物理实验中,根据相应的物理过程,都有一套模拟事例的Monte-Carlo产生子。在即将升级改造完成的北京谱议(BESIII)探测器上,要获得可靠而满意的精度,Monte-Carlo产生子质量的优劣将直接决定这探测器系统误差和探测器效率的精度,因此研制高质量的Monte-Carlo产生子具有现实意义。目前,现有的粲能区的Monte-Carlo产生子大部分是运动学意义上的产生子,还没有一套完整的、基于动力学信息的Monte-Carlo产生子能满足粲能区物理分析的精确测量需求,而动力学产生子则利用了衰变振幅的信息,更多的包含了动力学因素,能够更好的模拟实验细节。仔细研究粲物理过程的机制和构建唯象模型,以确保所构建的产生子尽可能准确而详细地描述实验细节。在粲夸克偶素衰变机制的唯象描述方面,可以通过构造相应的过渡振幅来实现。构造的方法常用的有协变张量振幅方法和HelicityFormalism(螺旋度振幅方法)。螺旋度振幅方法形式简单,且由它描述的角分布信息可以分离出来,其表达的振幅可以很好的与实验测量参数接合。在本文中构建的产生子,所描述的粲夸克偶素到重子-反重子对衰变的跃迁振幅都是采用螺旋度振幅方法。基于以上讨论,本文主要做了以下几个方面的工作:1.利用Carimalo模型,进一步研究了粲夸克偶素衰变到p Nˉ?(1440)、八(十)重态重子-反八(十)重态重子对及八重态重子-反十重态重子对衰变,给出了上述衰变的角分布系数的解析表达式。并在上述衰变中,讨论了夸克质量效应在螺旋度破坏中所起的作用。同时利用该模型计算的结果,在蒙特卡罗产生子EvtGen上分别构建了J/ψ→B8 Bˉ8,B10 Bˉ10(B8(B10):八(十)重态重子)衰变的产生子模型。并且模拟输出了末态重子的角分布进行了检验,拟和的角分布参数值与程序输入值在误差范围内一致,表明所编写的程序代码是正确的。2.对粲夸克偶素衰变到八重态重子-反十重态重子对衰变,利用一般矢量介子模型(GVDM)基础上发展的N ? ?不变形状因子方法给出的结果,在EvtGen上构建了该衰变的产生子模型。并通过输出重子的角分布进行了检验,拟和的角分布系数值与程序输入值在误差范围内一致,可获知所编写的程序代码是正确的。3.分别构建了粲夸克偶素衰变到赝标量介子对和矢量介子对,以及χcJ粒子衰变到重子-反重子对衰变的产生子模型。产生子模型的衰变振幅都采用了螺旋度振幅方法构建,并通过模拟输出末态粒子的角分布进行了检验,模拟的结果与理论预期一致。4.对J/ψ→γηc→γY Yˉ(Y :超子)衰变,本文采用Helicity Formalism方法,构建了ηc→ΛΛˉ,Σ0Σˉ0,Ξ?Ξˉ+衰变的不变振幅,并给出了这些过程的联合角分布公式。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-12
第一章 引言  12-18
  1.1 粲物理的发展  12
  1.2 粲夸克偶素衰变到重子－反重子对及其角分布  12-15
  1.3 蒙特卡罗产生子的发展现状  15-16
  1.4 文章的结构  16-18
第二章 角分布理论  18-34
  2.1 Helicity Formalism  18-28
    2.1.1 螺旋度的定义  18
    2.1.2 态的构造  18-24
    2.1.3 态的归一  24-25
    2.1.4 Helicity态和正则态的联系  25
    2.1.5 对称性  25-26
    2.1.6 两体相互作用的S矩阵  26-27
    2.1.7 两体衰变振幅  27-28
  2.2 应用  28-33
    2.2.1 粲偶素到重子对的衰变  28-31
    2.2.2 e~+e~- →J/ψ→γηc →γY Y|ˉ衰变  31-33
  2.3 小结  33-34
第三章 粲夸克偶素衰变的一些模型  34-43
  3.1 J2BB1  34-35
  3.2 J2BB2  35-36
  3.3 J2BB3  36-37
  3.4 HypWK  37-38
  3.5 Chi2PP  38
  3.6 Chi2VV  38-39
  3.7 Chi0BB1  39
  3.8 Chi0BB2  39-40
  3.9 Chi1BB1  40
  3.10 Chi1BB2  40-41
  3.11 Chi2BB1  41
  3.12 Chi2BB2  41
  3.13 小结  41-43
第四章 蒙特卡罗产生子 EvtGen  43-54
  4.1 EvtGen软件包的框架  43-52
    4.1.1 EvtGen介绍  43-44
    4.1.2 EvtGen中粒子的性质  44
    4.1.3 EvtGen中粒子的表示  44-46
    4.1.4 EvtGen中的一些约定  46-47
    4.1.5 EvtGen的算法  47-48
    4.1.6 EvtGen模型的介绍  48-49
    4.1.7 创建新的模型  49-50
    4.1.8 EvtGen中一些基本的类  50-52
  4.2 EvtGen在BesIII上的发展  52-54
    4.2.1 EvtHelSys  52-54
第五章 模型检验  54-62
  5.1 J2BB1  54
  5.2 J2BB2  54-55
  5.3 J2BB3  55-57
  5.4 HypWK  57
  5.5 Chi2PP  57-58
  5.6 Chi2VV  58-59
  5.7 Chi0BB1  59
  5.8 Chi0BB2  59
  5.9 Chi1BB1  59
  5.10 Chi1BB2  59-61
  5.11 Chi2BB1  61
  5.12 Chi2BB2  61
  5.13 小结  61-62
第六章 总结与展望  62-64
参考文献  64-67
附录A D函数及其性质  67-69
  A.1 D函数  67
  A.2 d函数D函数的性质  67-69
攻读硕士学位期间的研究成果  69-70
致谢  70-72

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 原子核物理学、高能物理学 > 高能物理学 > 粒子类型 > 介子
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