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目前对强相互作用的理解基于描述夸克和胶子相互作用的非阿贝尔规范场理论——量子色动力学(QCD)。QCD理论预言了胶球的存在。胶球的发现将是验证QCD理论正确与否的直接证据。强子谱是我们研究介子和重子的内部结构,从而研究强相互作用的理想实验室。本文利用北京谱仪(BESⅡ)在北京正负电子对撞机(BEPC)上收集的5,800万J/ψ数据,用协变张量振幅分析方法对J/ψ→π+π-π0衰变道中ρ(770)以及ρ(770)的激发态做了详细的研究。对J/ψ→γπ+π-π+π-衰变道分析得到了初步的分波分析结果。
分波分析拟合结果表明,J/ψ→π+π-π0过程中J/ψ→ρ(770)π占绝大部分。其衰变的分支比为:Br(J/ψ→ρ(770)+π-→π+π-π0)=(5.94±0.02±0.37)×0-3Br(J/ψ→ρ(770)-π+→+π-π0)=(5.79±0.02±0.38)×10-3Br(J/ψ→ρ(770)0π0→π+π-π0)=(6.45±0.02±0.43)×10-3带电ρ(770)的质量为777.6±0.2±8.7 MeV/c2,宽度为155.8±0.2±11.3 MeV/c2;中性ρ(770)的质量为777.1±0.2±8.2 MeV/c2,宽度为152.7±0.2±16.4 MeV/c2。我们在高统计量的情况下给出了带电和中性ρ(770)的质量,对于解释带电和中性ρ(770)质量的差别产生的原因会有很大的帮助。
除ρ(770)外,在拟合中还发现了一些ρ的激发态:量子数为1--的ρ(1450)、ρ(1700)、ρ(2150)以及量子数为3-的ρ3(1690),这些激发态所占的比例较小,但通过信号显著性检查发现这些激发态不可缺少。本文的分析也同时给出了这些ρ激发态的质量、宽度以及分支比。
同时对J/ψ→γπ+π-π+π-衰变道的不变质量在2.4GeV以下的π+π-π+π-质量谱在考虑到a2π的衰变模式后进行了非常初步的分波振辐分析。发现在π+π-π+π-不变质量谱中主要成分是0-+和0++结构。0-+的主要衰变模式为ρρ,同时还存在少量的a2π衰变模式。在π+π-π+π-不交质量谱的高端,0++的主要衰变模式为σσ,在质量谱的高端还存在ρρ的衰变模式。