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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BESⅡ 28

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MDCⅡ 39

2.2.3 飞行时间计数器TOFⅡ 43

2.2.4 顶点探测器VC 47

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／ψ 214

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＋X 383

6.5.7 D＋→μ＋X和D＋→μ＋X 386

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 BESⅢ 456

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