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重子激发态的研究对我们认识重子内部结构和非微扰QCD区域的强相互作用有着重要的意义。然而这方面的研究进展缓慢,现有的研究结果主要来自二十多年前的πN和γN散射实验数据。近年来,新一代的重子谱实验又逐渐展开。如美国的Jefferson实验室(JLAB),Bonn的ELSA,Grenoble的GRAAL,JASRI的SPRING8,Argonne实验室以及我国BEPC的BES等等,大量高统计量和高质量的数据极大地激发了人们研究重子谱的兴趣。这一领域还存在许多有待解决的问题。利用J/ψ衰变过程研究重子激发态是重子物理研究一种有效途径。
本文利用北京谱仪(BESII)在北京正负电子对撞机(BEPC)上获取的58M J/ψ数据,通过事例筛选、重建出10790个J/ψ→ppη事例,使用协变张量振幅分波分析法对其进行分析。
研究表明,这个衰变道中主要存在N(1440)、N(1535)、N(1650)、N(1710)、N(1720)、N(1900)、N(2080)和N(2100)共八个共振态。本工作对八个共振态的质量、宽度做了测量:N(1440),M=1439+13-12MeV,г=435+35-35 MeV;N(1535),M=15342+-2MeV,г=1522+-2 MeV;N(1650),M=1651+4-4 MeV,г=160+7-6 MeV;N(1710),M=1685+14-18 MeV,г=130+35-25MeV;N(1720),M=1724+6-6 MeV,г=165+14-12 MeV;N(1900),M=1905+5-6MeV,г=490+13-9 Mev;N(2080),M=2084+10-10 MeV,г=242+24-21 Mev;N(2100),M=2108+6-5 MeV,г=263+12-12 Mev。
利用分波分析结果中各个共振态的产额比例归一,得到J/ψ→ppη衰变道的探测效率,从而测得J/ψ→p(p)η的分支比为:Br(J/ψ→p(p)η)=(2.13±0.04±0.16)×10-3,与PDG2008的结果(2.09±0.19)×10-3。在误差范围内一致。
此外,本论文还利用BESⅡ的58MJ/ψ事例,通过研究J/ψ→ηK+K-衰变道,寻找Y(2175),设定了在90%置信水平下Y(2175)到K+K-的分支比为Br(J/ψ→ηY(2175))·Br(Y(2175)→K+K-)<3.25×10-5。并首次测量了J/ψ→ηK+K-分支比为:Br(J/ψ→ηK+K-)=(9.5±0.2±1.1)×10-4。