尋找味改變中性流過(guò)程D~0→γγ

1、尋找味改變中性流過(guò)程D0 味改變中性流 (FCNC,Flavor-changing neutral current)是稀有衰變過(guò)程 ,其研究非常適合于標(biāo)準(zhǔn)模型的檢驗(yàn)和新物理的尋找。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模型中的GIM機(jī)制 ,FCNC過(guò)程在樹(shù)圖階的躍遷是禁戒的 , 只能通過(guò)單圈階進(jìn)行躍遷 , 因此其分支比被極度壓低。本文研究的 D0- 過(guò)程是粲數(shù)改變 ( C = 1), 夸克電荷不變 (c u)的 FCNC過(guò)程。D0 過(guò)程在標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)言中以長(zhǎng)距離效應(yīng)為主導(dǎo) , 通過(guò)矢量介子主導(dǎo)模型 (VMD,Vector MesonDominance)和手征微擾論 (HQPT)兩種獨(dú)立的計(jì)算框架計(jì)算出來(lái)的分支比都在 10-8

2、 量級(jí)。而新物理中的最小超對(duì)稱(chēng)模型 (MSSM,minimal supersymmetric standard model) 通過(guò)膠微子 (gluino) 交換過(guò)程預(yù)言的 D0 分支比相比標(biāo)準(zhǔn)模型得到的結(jié)果要高出兩個(gè)量級(jí)。 所以 D0 分支比的精確測(cè)量對(duì)于驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)模型或者探尋新物理有重要的意義。北京譜儀 (BES ) 探測(cè)器當(dāng)前已經(jīng)收集了積分亮度為2.92 fb-1 能量點(diǎn)在 (3770) 的 e+e-對(duì)撞數(shù)據(jù) , 這是目前最大的 (3770) 樣本 , 為 D介子物理的研究提供了有利的條件。本文在此數(shù)據(jù)樣本的基礎(chǔ)上對(duì)D0 77 過(guò)程進(jìn)行了研究分析 ,同時(shí)為了分析本底和選取歸一化衰變過(guò)程, 本

3、文還研究了 D0 00 過(guò)程。由于 D0 過(guò)程為稀有衰變 , 為了減少分析過(guò)程中帶來(lái)的人為偏向性,本文對(duì) D0 的分析采用盲分析方法。 對(duì)稀有衰變過(guò)程的研究需要盡可能純凈的信號(hào) , 所以本分析選取了多種方法對(duì)本底進(jìn)行排除。本文還分別嘗試了單標(biāo)記和雙標(biāo)記兩種方法尋找D0 。對(duì) D0 過(guò)程進(jìn)行最終事例選擇后, 兩種方法均未發(fā)現(xiàn)明顯的信號(hào)事例。使用單標(biāo)記方法 , 通過(guò) B(D0 )/B(D0 00) 的測(cè)量計(jì)算 , 再根據(jù)PDG上已知的 D000 分支比 , 從而可以計(jì)算出 D0 過(guò)程的分支比上限。由此測(cè)量得到 90%置信度的上限為 : 而對(duì)應(yīng)的 D0 分支比上限為 :B(D0 )<4

4、.9 × 10-6,90%C.L.(2) 使用雙標(biāo)記方法 , 測(cè)量得到的分支比上限為 :B(D0 )<3.8 × 10-6,90%C.L.(3) 此結(jié)果優(yōu)于單標(biāo)記方法的結(jié)果 ,于是以雙標(biāo)記方法的結(jié)果作為最終結(jié)果。此分支比未能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)模型的理論分支比精度, 與標(biāo)準(zhǔn)模型的預(yù)期相符合。這一結(jié)果與 BABAR實(shí)驗(yàn)通過(guò) (4S) 衰變過(guò)程得到的結(jié)果在同一量級(jí)上。雖然 BES 在亮度上遠(yuǎn)低于BABAR(470.5 fb-1),但是本分析通過(guò)完全不同的 (3770) DD 過(guò)程進(jìn)行研究 , 此過(guò)程的本底水平相比B 介子衰變要低很多 ,所以最終得到的結(jié)果與BABAR精度相當(dāng)。

5、在測(cè)量 D0的同時(shí) , 本文還測(cè)量了D000 的分支比 :B(D0 0 0)=(8.24± 0.21± 0.30) × 10-4(4)其中第一項(xiàng)誤差為統(tǒng)計(jì)誤差, 第二項(xiàng)誤差為系統(tǒng)誤差。此分支比與 BABAR實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致 , 為目前最精確的測(cè)量結(jié)果。半輕子衰變過(guò)程中的強(qiáng)相互作用和弱相互作用可以很好地分離處理, 強(qiáng)相互作用可以用形狀因子來(lái)描述 , 因此半輕子衰變非常適合于夸克耦合參數(shù)CKM矩陣元的測(cè)量。D+ we+ve, e+ve 的分支比測(cè)量還有助于得到完整的D介子半輕衰變圖像 , 并可以研究 和 的混合。本文通過(guò) 2.92 fb-1 (3770) 數(shù)據(jù)對(duì) D+ e+ve, e+ve 過(guò)程進(jìn)行了分析 , 并初步測(cè)量了 D+ e+ve, e+ve 的絕對(duì)分支比。分析過(guò)程使用了 介子標(biāo)記的方法 , 在標(biāo)記出一個(gè) D-介子的情況下從反沖側(cè)尋找 D+ e+ve, e+ve 信號(hào)。由于中微子無(wú)法探測(cè), 最終信號(hào)數(shù)由 Umiss 分布擬合得到。本文測(cè)量得到了D+ we+ve 的絕對(duì)分支比為 :B(D+ e+ve)=(1.63± 0.11 ± 0.08) × 10-3(5) 誤差分別為統(tǒng)計(jì)誤差和系統(tǒng)誤差。 這一結(jié)果精度明顯優(yōu)于 CLEO實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。D+ e+ve 過(guò)程的事例選