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第1章 粲物理导引1

1.1 粲物理研究发端2

1.2 粲物理研究回眸7

1.2.1 粲偶素物理7

1.2.2 粲介子和粲重子物理18

1.3 粲物理研究所面临的挑战和希望20

1.3.1 粲偶素研究20

1.3.2 粲介子和粲重子研究21

1.3.3 粲能区的其他物理问题22

参考文献23

第2章 BEPC的升级改造和BESⅡ28

2.1 BEPC的升级改造28

2.1.1 概况28

2.1.2 改进主要内容和特点29

2.1.3 改进研究的主要经过和结果29

2.2 BES升级改造33

2.2.1 引言33

2.2.2 主漂移室MDCⅡ39

2.2.3 飞行时间计数器TOFⅡ43

2.2.4 顶点探测器VC47

2.2.5 簇射计数器的升级50

2.2.6 BESⅡ触发判选53

2.2.7 在线数据获取系统60

2.2.8 BESⅡ总体的物理性能69

2.3 BESⅡ离线软件系统73

2.3.1 概况73

2.3.2 探测器模拟系统78

2.3.3 事例重建与刻度系统89

参考文献111

第3章 J／ψ物理114

3.1 引言114

3.1.1 J／ψ粒子114

3.1.2 J／ψ粒子的衰变115

3.1.3 J／ψ衰变的实验研究116

3.2 新粒子的寻找和研究118

3.2.1 多夸克态的寻找与研究118

3.2.2 胶子球的寻找与研究141

3.3 标量粒子的研究150

3.3.1 σ和κ粒子的研究150

3.3.2 f0（980）156

3.3.3 f0（1370）159

3.3.4 f0（1790）159

3.4 重子激发态的研究160

3.5 J／ψ和ηc衰变分支比的测量164

3.5.1 J／ψ衰变分支比的测量165

3.5.2 ηc衰变分支比的测量171

3.6 J／ψ和ηc的稀有衰变的寻找177

3.6.1 味对称破坏过程177

3.6.2 弱衰变过程178

3.6.3 ηc的稀有衰变179

参考文献181

第4章 ψ（2S）物理185

4.1 ψ（2S）研究综述与BESⅡψ（2S）数据186

4.1.1 ψ（2S）研究综述186

4.1.2 BESⅡψ（2S）数据样本189

4.1.3 基本分析工具195

4.1.4 BESⅡψ（2S）及次生粲偶素衰变研究概况198

4.2 ψ（2S）共振参数测量199

4.2.1 ψ（2S）共振参数扫描199

4.2.2 ψ（2S）轻子衰变分支比204

4.3 ψ（2S）强子跃迁与辐射跃迁208

4.3.1 ψ（2S）→π＋π－J／ψ跃迁机制研究209

4.3.2 ψ（2S）→γγJ／ψ214

4.3.3 ψ（2S）→γχc2中χc2的极化测量219

4.4 ψ（2S）强子衰变224

4.4.1 ψ（2S）强子衰变的测量224

4.4.2 “12％规则”与“ρπ疑难”226

4.4.3 ψ（2S）→矢量-赝标量末态228

4.4.4 ψ（2S）→赝标量介子对239

4.4.5 ψ（2S）→矢量-张量介子对242

4.4.6 ψ（2S）→重子对末态244

4.4.7 ψ（2S）多体衰变246

4.4.8 ψ（2S）强子衰变小结254

4.5 ψ（2S）辐射衰变254

4.6 ψ（2S）稀有衰变和新物理的寻找258

4.7 利用ψ（2S）数据研究次生粲偶素性质260

4.7.1 利用ψ（2S）→π＋π－J／ψ研究J／ψ衰变260

4.7.2 χcJ共振参数测量262

4.7.3 xcJ衰变研究265

4.8 竞争、机遇与展望272

4.8.1 CLEO-c对ψ（2S）及次生粲偶素的研究272

4.8.2 BESⅢ对ψ（2S）及次生粲偶素的研究272

参考文献273

第5章 ψ（3770）物理278

5.1 概述278

5.2 ψ（3770）产生的实验研究284

5.2.1 BESⅡψ（3770）物理实验及BEPC能量的绝对刻度286

5.2.2 利用R值测定ψ（3770）的共振参数290

5.2.3 利用拟合单举强子观测截面的方法测量ψ（3770）和ψ（3686）的共振参数307

5.3 ψ（3770）→D？及non-D？衰变分支比的测量311

5.3.1 利用能量扫描的方法测量ψ（3770）→D0？0，D＋？－，D？和non-D？衰变的分支比312

5.3.2 利用R值测定ψ（3770）→D0？0，D＋D－，D？和non-D？衰变的分支比312

5.3.3 截面扫描数据粒子最大能量的分析方法316

5.3.4 粒子最大能量判选的R值测定方法321

5.3.5 ψ（3770）→non-D？衰变分支比的平均值325

5.4 ψ（3770）→J／ψπ＋π－衰变分支比的测定325

5.4.1 数据分析326

5.4.2 ψ（3770）事例总数的确定334

5.4.3 结果334

5.5 ψ（3770）→遍举轻强子末态的寻找335

5.5.1 事例选择336

5.5.2 背景337

5.5.3 ψ（3770）→遍举轻强子末态观测截面和分支比的上限338

5.5.4 ψ（3770）→f结果讨论348

5.5.5 寻找ψ（3770）→K＊？＋c．c．衰变过程348

5.6 S-D混合角θmix的确定350

5.7 ψ（3770）物理研究与QCD理论检验及新物理现象的探索351

参考文献353

第6章 D介子物理357

6.1 概述357

6.2 单标记？0和D-介子样本358

6.2.1 事例选择359

6.2.2 单标记？介子总数359

6.3 D介子的产生361

6.3.1 单标记方法测量D？对的产生截面361

6.3.2 利用双标记方法测量D？对的产生截面366

6.4 纯轻子衰变D＋→μ＋vμ与衰变常数fD＋370

6.4.1 事例选择371

6.4.2 D＋→μ＋vμ衰变分支比373

6.4.3 D＋介子衰变常数fD＋374

6.5 D介子的半轻子衰变374

6.5.1 D介子半轻子衰变与CKM矩阵元｜Vcs｜和｜Vcd｜374

6.5.2 D介子半轻子衰变中同位旋是否守恒379

6.5.3 其他遍举半轻子衰变381

6.5.4 D介子稀有半轻子衰变过程的寻找382

6.5.5 D介子单举半轻子衰变383

6.5.6 D＋→e＋X和D0→e＋X383

6.5.7 D＋→μ＋X和D＋→μ＋X386

6.6 D介子的强子（非轻子）衰变389

6.6.1 强子衰变的绝对分支比389

6.6.2 Cabibbo压制衰变过程的分支比390

6.6.3 D介子单举强子衰变390

6.7 D物理研究与标准模型检验及超标准模型物理寻找394

参考文献395

第7章 R值测量和QCD实验研究401

7.1 R值测量401

7.1.1 R值的定义401

7.1.2 R值对标准模型精确检验的意义402

7.1.3 在BESⅡ上进行R值测量407

7.1.4 事例选择410

7.1.5 初态辐射修正413

7.1.6 强子化模型422

7.1.7 系统误差分析428

7.2 相关的QCD实验研究432

7.2.1 多重数分布433

7.2.2 ξ分布和动量p分布435

7.2.3 形状因子测量436

7.2.4 重粲共振态参数测量440

参考文献444

第8章 总结和展望447

8.1 BESⅡ重要成果447

8.2 CLEO-c和其他有关实验448

8.3 BEPCⅡ／BESⅢ重大改造450

8.3.1 北京正负电子对撞机重大改造工程总体设计450

8.3.2 BESⅢ456

8.3.3 BESⅢ物理目标501

8.3.4 工程进展503

参考文献506

附录A 粒子物理实验数据的统计分析508

A.1 参数估计508

A.1.1 均值和方差的估计509

A.1.2 极大似然法510

A.1.3 最小二乘法515

A.2 区间估计、置信区间和置信上限519

A.2.1 经典置信区间519

A.2.2 贝叶斯置信区间527

A.3 假设检验530

A.3.1 拟合优度检验531

A.3.2 信号的统计显著性533

参考文献538

附录B 分波分析及其应用539

B.1 衰变振幅540

B.2 几率密度和似然函数543

B.3 分波分析545

B.4 应用546

B.5 讨论547

参考文献548