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BESⅢ电磁量能器CsⅠ（Tl）晶体的测量和BESⅡ下D→(?)ππ的Dalitz图分析

作　者: 宁飞鹏
导　师: 刘福虎；周莉
学　校: 山西大学
专　业: 粒子物理与原子核物理
关键词: 电磁量能器 晶体尺寸 D介子 Dalitz图分析
分类号: O572.214
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


北京正负电子对撞机Ⅱ（BEPCⅡ）是进行高能物理研究的大型国家实验室,北京谱仪Ⅲ（BESⅢ）是工作在BEPCⅡ上的大型通用磁谱仪。高能物理实验中测量粒子总能量的探测器被称为量能器。CsI（T1）晶体电磁量能器在BESⅢ中占有十分重要的地位,它的功能是测量电子和γ光子的能量和位置信息。BESⅢ晶体量能器共有6240个CsI（T1）晶体探测单元。为尽可能减少晶体前及晶体间的物质层以提高能量分辨,机械安装需采用吊挂式、晶体间无缝结构。因此对晶体的尺寸提出了较高的要求,要求晶体尺寸长度误差（-1～+1）mm,宽度误差为（0～-200）μm。本文完成的第一部分主要工作是具体分析了晶体尺寸的测量系统和测量方法,同时分析了晶体相对光输出与均匀性的测量系统和测量方法,并对所有晶体的尺寸、相对光输出和均匀性的测量结果进行了统计处理。本文的第二部分主要工作是D→（?）ππ的Dalitz图分析。在分析中,使用了北京谱仪Ⅱ（BESⅡ）e+e-对撞数据在ψ（3770）能量点获取的总积分亮度,该总积分亮度大约为23 pb-1。研究表明,ψ（3770）是开展D物理研究的最佳能区,最轻的粲介子D0的质量为1864.8±0.17MeV。由正反粲夸克组成的粲偶素1S态J/ψ和2S态ψ（3684）都低于D0（?）0产生阈能,因而J/ψ和ψ（2S）的衰变都不能产生粲介子对。1D态ψ（3770）略高于D0（?）0和D+D-产生阈,主要衰变成D介子对。D介子衰变的三体末态一般有几种两体衰变模式以及非共振的三体衰变模式,这些态之间相互干涉和影响。用传统的质量范围约束的方法不能区分各个模式之间的交互成分,无法准确求得这些模式的分支比。Dalitz图分析方法也就是三体末态上的分波分析方法,在三体衰变的相空间上定义各种模式的衰变振幅,并且允许振幅之间的干涉,通过最大似然法拟合数据,可以准确地确定各种衰变道的分之比。

全文目录


中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-8
引言  8-9
第一章 北京正负电子对撞机和北京谱仪  9-16
  1.1 北京正负电子对撞机  9-11
  1.2 BESIII探测器  11-16
    1.2.1 主漂移室(MDC)  13
    1.2.2 飞行时间计数器(TOF)  13-14
    1.2.3 电磁量能器(EMC)  14
    1.2.4 μ子鉴别器  14-16
第二章 BESIII CsI(TI)晶体电磁量能器以及晶体的测量  16-30
  2.1 BESIII电磁量能器概述  16
  2.2 电磁量能器晶体尺寸的测量  16-17
  2.3 晶体的光产额与均匀性的测量  17-23
    2.3.1 校准百分表  19
    2.3.2 读入晶体资料  19-20
    2.3.3.读入晶体数据并分析  20-21
    2.3.4.输出并存贮结果  21-23
  2.4.晶体的光产额与均匀性的测量  23-30
    2.4.1.晶体相对光输出及相对光输出均匀性的检测  23-26
    2.4.2.测量的具体步骤  26-27
    2.4.3.晶体的相对光输出与均匀性的测量结果  27-30
第三章 标准模型和D介子物理简介  30-38
  3.1 标准模型理论  31-33
  3.2 D介子物理  33-38
    3.2.1 D介子的发现  34
    3.2.2 D介子的产生  34
    3.2.3 D介子的衰变  34-38
      3.2.3.1 纯轻子衰变  35-36
      3.2.3.2 半轻子衰变  36-37
      3.2.3.3 非轻子衰变  37-38
第四章 D→(?)ππ的Dalitz图分析  38-67
  4.1 带电粒子的选择  38
  4.2 K_s~0的选择和鉴别  38-42
    4.2.1 K_s~0衰变次级顶点的重建  39
    4.2.2 K_s~0的衰变产物π~±的选择和鉴别  39-40
    4.2.3 K_s~0的选择条件  40-42
  4.3 光子的选择与鉴别  42
  4.4 Dalitz图分析的事例选择  42-46
  4.5 Dalitz图分析的方法与工具  46-55
    4.5.1 两体衰变矩阵元的螺旋度振幅形式简介  47-49
    4.5.2 振幅公式  49-51
    4.5.3 最大似然函数的构造  51-52
    4.5.4 D→(?)ππ衰变振幅与似然函数的构造  52-55
  4.6 D→(?)ππ的Dalitz图分析  55-64
    4.6.1 本底的参数化处理  56-59
    4.6.2 D→(?)ππ的拟和结果  59-64
  4.7 测量中的误差处理  64-67
    4.7.1 统计误差  64-66
      4.7.1.1 信号的统计误差处理  64-66
      4.7.1.2 背景的统计误差处理  66
    4.7.2 系统误差  66-67
第五章 总结与展望  67-68
参考文献  68-70
发表文章目录  70-71
致谢  71-72

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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 > 粒子物理学 > 实验与测定 > 对撞机
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