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J/Ψ衰变到重子对的过程主要是强作用引起的过程。首先一对组成J/Ψ粒子的夸克c(-c)湮灭成三个胶子,然后每个胶子产生一对夸克,这些夸克最终强子化成重子对。这一过程的实验研究主要包括测量分支比的大小和末态重子角分布的情况。理论上,最初是Brodsky等用微扰量子色动力学(pQCD)研究了J/Ψ→p(-p)的过程。后来的相关理论计算在考虑了末态重子的质量、中间胶子与夸克的能量分布后日趋完善。理论计算主要包括如下的两部分:即衰变时由J/Ψ经胶子到三对夸克过程的大小的计算(T矩阵元的计算);三对夸克耦合到一对重子的强子化过程的计算。新的实验结果将有助于理论在以上两个方面的改进,尤其是可以用它来检验考虑了夸克运动学性质的计算过程,进而研究重子或共振态的结构即重子内部夸克的束缚态波函数。
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,对J/Ψ→Ξ-(-Ξ)+、∑-(1385)(-Σ)+(1385)、∑+(1385)(-Σ)+(1385)的重子对衰变道作了系统的研究,测得了它们的分支比与角分布。其中后两个道的角分布测量为世界首次测量。这些结果与BESⅡ已发表的关于J/Ψ衰变到重子对的结果,如J/Ψ→p(-p)、Λ(-Λ)、∑0(-Σ)0,将对进一步加深J/Ψ粒子衰变到重子对的机制的理解,推动相关物理理论的发展起重要作用。
J/Ψ被认为是由c(-c)组成的味道的SU(3)单态。衰变过程中如果这种味道SU(3)的对称性保持不变,则衰变末态只能是B1(-B)1,B8(-B)8,B10(-B)10。本文测量了SU(3)破坏的衰变道J/Ψ→Ξ-(1530)(-Ξ)+、Ξ0(1530)(-Ξ)0、∑-(1385)(-Σ)+、∑+(1385)(-Σ)-的分支比,得到了较PDG更为正确的结果,并与理论作了比较,这将有助于寻找SU(3)破坏的主要原因。
所得结果如下:┏━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━┓┃过程┃分支比(10-4)┃角分布┃┣━━━━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━┫┃ Br(J/Ψ→Ξ-Ξ+)┃12.5±0.7±2.2┃0.48±0.34±0.07┃┃Br(J/Ψ→∑-(1385)(-Σ)+(1385))┃12.4±1.4±2.2┃-0.15±0.35±0.08┃┃Br(J/Ψ→∑+(1385)(-Σ)-(1385))┃16.8±1.8±3.2┃-0.34±0.34±0.07┃┣━━━━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━┫┃ Br(J/Ψ→Ξ-(1530)Ξ+)┃1.43±0.22±0.49┃┃┃ Br(J/Ψ→Ξ0(1530)(-Ξ)0)┃1.91±0.54±0.42┃┃┃ Br(J/Ψ→Σ-(1385)(-Σ)+)┃1.13±0.21±0.17┃┃┃ Br(J/Ψ→∑+(1385)(-Σ)-)┃1.16±0.27±0.29┃┃┗━━━━━━━━━━━━━━━┻━━━━━━━━━━━┻━━━━━━━━━━━━┛表0-1本文测得的各衰变道的分支比和角分布的结果.