寻找味改变中性流过程D~0→γγ

1、寻找味改变中性流过程D0 味改变中性流 (FCNC,Flavor-changing neutral current)是稀有衰变过程 ,其研究非常适合于标准模型的检验和新物理的寻找。根据标准模型中的GIM机制 ,FCNC过程在树图阶的跃迁是禁戒的 , 只能通过单圈阶进行跃迁 , 因此其分支比被极度压低。本文研究的 D0- 过程是粲数改变 ( C = 1), 夸克电荷不变 (c u)的 FCNC过程。D0 过程在标准模型预言中以长距离效应为主导 , 通过矢量介子主导模型 (VMD,Vector MesonDominance)和手征微扰论 (HQPT)两种独立的计算框架计算出来的分支比都在 10-8

2、 量级。而新物理中的最小超对称模型 (MSSM,minimal supersymmetric standard model) 通过胶微子 (gluino) 交换过程预言的 D0 分支比相比标准模型得到的结果要高出两个量级。 所以 D0 分支比的精确测量对于验证标准模型或者探寻新物理有重要的意义。北京谱仪 (BES ) 探测器当前已经收集了积分亮度为2.92 fb-1 能量点在 (3770) 的 e+e-对撞数据 , 这是目前最大的 (3770) 样本 , 为 D介子物理的研究提供了有利的条件。本文在此数据样本的基础上对D0 77 过程进行了研究分析 ,同时为了分析本底和选取归一化衰变过程, 本

3、文还研究了 D0 00 过程。由于 D0 过程为稀有衰变 , 为了减少分析过程中带来的人为偏向性,本文对 D0 的分析采用盲分析方法。 对稀有衰变过程的研究需要尽可能纯净的信号 , 所以本分析选取了多种方法对本底进行排除。本文还分别尝试了单标记和双标记两种方法寻找D0 。对 D0 过程进行最终事例选择后, 两种方法均未发现明显的信号事例。使用单标记方法 , 通过 B(D0 )/B(D0 00) 的测量计算 , 再根据PDG上已知的 D000 分支比 , 从而可以计算出 D0 过程的分支比上限。由此测量得到 90%置信度的上限为 : 而对应的 D0 分支比上限为 :B(D0 )<4

4、.9 × 10-6,90%C.L.(2) 使用双标记方法 , 测量得到的分支比上限为 :B(D0 )<3.8 × 10-6,90%C.L.(3) 此结果优于单标记方法的结果 ,于是以双标记方法的结果作为最终结果。此分支比未能达到标准模型的理论分支比精度, 与标准模型的预期相符合。这一结果与 BABAR实验通过 (4S) 衰变过程得到的结果在同一量级上。虽然 BES 在亮度上远低于BABAR(470.5 fb-1),但是本分析通过完全不同的 (3770) DD 过程进行研究 , 此过程的本底水平相比B 介子衰变要低很多 ,所以最终得到的结果与BABAR精度相当。

5、在测量 D0的同时 , 本文还测量了D000 的分支比 :B(D0 0 0)=(8.24± 0.21± 0.30) × 10-4(4)其中第一项误差为统计误差, 第二项误差为系统误差。此分支比与 BABAR实验结果一致 , 为目前最精确的测量结果。半轻子衰变过程中的强相互作用和弱相互作用可以很好地分离处理, 强相互作用可以用形状因子来描述 , 因此半轻子衰变非常适合于夸克耦合参数CKM矩阵元的测量。D+ we+ve, e+ve 的分支比测量还有助于得到完整的D介子半轻衰变图像 , 并可以研究 和 的混合。本文通过 2.92 fb-1 (3770) 数据对 D+ e+ve, e+ve 过程进行了分析 , 并初步测量了 D+ e+ve, e+ve 的绝对分支比。分析过程使用了 介子标记的方法 , 在标记出一个 D-介子的情况下从反冲侧寻找 D+ e+ve, e+ve 信号。由于中微子无法探测, 最终信号数由 Umiss 分布拟合得到。本文测量得到了D+ we+ve 的绝对分支比为 :B(D+ e+ve)=(1.63± 0.11 ± 0.08) × 10-3(5) 误差分别为统计误差和系统误差。 这一结果精度明显优于 CLEO实验的结果。D+ e+ve 过程的事例选