BES Ⅲ桶部电磁量能器优化设计的M0nte Carlo模拟

运用模拟软件GEANT3对铅加闪烁光纤类型的BESⅢ桶部电磁量能器(BSC)进行了模拟.研究表明,BSC中簇射的时间信息的读出有助于改善z向分辨、π0的质量分辨和排除假光子.模拟计算还给出了BSC能量分辨率(6%/√E),φ方向角分辨与读出粒度的关系,π0质量分辨率σm/m与光输出、光纤衰减长度及读出粒度的关系,其中m为两个光子重建为π0的不变质量.     

6.8GeV/cπ-N非弹性作用下π0介子的产生

利用联合原子核研究所24立升丙烷气泡室照片,对动量为6.8GeV/cπ^-介子与核子非弹性作用产生π⁰介子的问题进行了研究。扫描了约2700对立体照片。在宽度为29.3厘米的有效范围内得到了1275个π^--N非弹性作用事例。在936个π^--p事例和339个π^--n事例中,观察到正电子、负电子对数目分别为240和89。考虑了气泡室对γ光子的探测效率,我们得到每个事例产生的平均π⁰介子数n_(π⁰)=1.00±0.06。γ光子的平均横动量为p_⊥γ=173MeV/c。此外,着重研究了γ光子的能量分布。在γ光子全部是由π⁰介子衰变产生以及π⁰介子和π^±介子具有相同能谱的假设下,利用在相同入射粒子能量的π^--N作用中所产生的次级π^±介子能量分布变换成γ光子的能量分布;将本实验所得的γ光子能量分布和变换得到的分布进行比较,这两个分布在实验误差范围内完全符合。     

J/ψ→π03(π+π－)分支比的测定

用BESⅠ的7.8×10⁶J/ψ数据更为精确地测定了J/ψ→π⁰3(π⁺π^－)和J/ψ→ω²(π⁺π^－)的分支比(Br(J/ψ→π⁰3(π⁺π^－))=(2.52±0.06±0.43)%,Br(J/ψ→π⁰3(π⁺π^－))=(1.31±0.09±0.21)%.同时对4π不变质量谱和ωππ不变质量谱进行研究分析,试图观察是否存在有兴趣的信号.     

粲夸克偶素P波态χc0宽度测量

利用北京谱仪在北京正负电子对撞机上采集的350万(2S)事例,通过ψ(2S)→γπ⁺π^－和γK⁺K^－反应道测量了χ_c0的总宽度.由Monte Carlo模拟给出的质量分辨函数,利用拟合χ_c2谱形得到的质量分辨作标定后,用于χ_c0宽度的拟合,得到χ_c0的宽度为(15.0)MeV.同时定出了χ_cJ(J=0,2)到π⁺π^－+K^－的衰变分支比.结果为B(χ_c0→π⁺π^－)=(4.27±0.23±0.60)×10^－3,B(χ_c0→K⁺K^－)=(3.44±0.21±0.47)×10^－3,B(χ_c2→π⁺π^－)=(1.52±0.17±0.29)×10^－3 和 B(χ_c2→K⁺K^－)=(5.2±1.1±1.8)×10^－4,其中第一项误差为统计误差,第二项为系统误差.     

Ge20Sb15Se65硫系玻璃光子晶体光纤的中红外色散特性

硫系玻璃与石英玻璃相比具有高折射率(2.0~3.5)、低声子能量 (<350 cm^-1)、优良的中远红外透过性能(可至25 μm)等特性.本文制备了一种在中红外具有优良透过特性的无As环保型Ge₂₀Sb₁₅Se₆₅硫系玻璃材料,以此为基质材料设计了一种三层空气孔结构光子晶体光纤,利用多极法对光纤的中红外色散特性进行了数值模拟,系统研究了结构参量孔径d、孔间距Λ 以及d/Λ 对其色散特性的影响.分析表明:通过改变包层空气孔直径d或空气孔间距Λ,可灵活的调节光子晶体光纤的零色散波长向短波或长波方向移动.通过优化结构参量发现,当Λ=3 μm,d/Λ=0.35 附近变化时,可获得3~5 μm色散平坦,且色散值小于5 ps·nm^-1·km^-1的光子晶体光纤.     

BES上J/ψ→γπ0π0的实验研究

基于北京谱仪收集的7.0×10⁶有中性触发的J/ψ事例,分析了J/ψ→γπ⁰π⁰衰变道.除了在π⁰π⁰不变质量谱中看到了众所周知的f₂(1270)外,还证实了f_J(1710)和ξ(2230)的存在,同时给出了它们的质量以及相应的衰变分支比.     

在J/ψ衰变与ρ→π+π–π0衰变中的ρ–ω干涉

通过分析J/ψ→π⁺π^-π^{0π0来研究ρω干涉.利用描述J/ψ衰变的一般的唯象模型对PDG-2002关于J/ψ衰变到PP和PV的实验数据做了拟合(P表示赝标介子,V表示矢量介子) ,得到ρ0→π+π-π0反常大的分支比～10-3—10-2.理论的分析结果也与这一反常大的分支比相符合.同时,得到了合理的ηη′混合角和组分夸克质量比:θ=-19.68°±1.49°,m_u/m_s≈0.6 .}     

一种新型混合双包层光子晶体光纤的色散特性研究

以多极法理论为基础,设计了一种混合双包层结构的光子晶体光纤.通过改变其五层空气孔的四个结构参数（内层空气孔直径、外层空气孔直径、六边形孔间距和八边形孔间距）,理论上实现了色散绝对值在144—20 μm的波段内变化仅为125 ps·km^-1·nm^-1的平坦色散特性.在此情况下对其损耗进行了数值模拟,使所设计的光纤在144—20 μm的宽波段范围内具有小于0005 dB/km的低限制损耗特性.     

利用BESⅢ的双层TOF寻找D0-D0混合的研究

在ψ(3770)处, D⁰→K^－π⁺是研究D⁰-D⁰混合的非常理想的衰变道. 实验上, 良好K/π识别技术将对寻找D⁰-D⁰混合过程起着决定性的作用. 在BESⅢ实验的物理预研究中, 发现利用飞行时间的信息, 能够精确测定末态中含有多条带电径迹事例的起始时间, 从而可以改善飞行时间计数器的时间分辨率. 进一步的研究表明, 应用该方法后, BESⅢ双层TOF的时间分辨率从～78ps降到～64ps. 按照20fb^－1的ψ(3770)数据量进行估算, 在95%置信度下, D⁰-D⁰混合率的上限值可以提高7%左右.     

一组用于中能重离子核反应研究的高质量分辨望远镜探测器

本文描述了一个用于中能(20—100MeV/u)重离子核反应研究的高质量分辨带电粒子望远镜探测器.该望远镜由三片全耗尽硅半导体ΔE探测器(130μm+1580μm+5000μm)和一块10×10×30mm³CsI(Tl)闪烁体(光二极管读出)E探测器组成,具有高能量分辨、高质量分辨(对¹²C ΔA/A=25%FWHM)、大能量范围(对于α粒子为16—350MeV)等特点,能较好地用于中能核反应研究中类弹碎片和轻粒子的同位素鉴别与能量测量.     

基于椭圆孔包层和微型双孔纤芯的新型高双折射光子晶体光纤

设计了一种新型高双折射光子晶体光纤,即其包层引入椭圆形空气孔,且以三角晶格方式周期排列,纤芯引入亚波长尺寸(~0.16 μm)的微型双孔结构阵列.采用全矢量有限元法和各向异性完美匹配层边界条件分析了该型光子晶体光纤的双折射特性和色散特性,详细介绍了该光子晶体光纤在不同的椭圆率、椭圆归一化面积、微型双孔孔径、两小孔之间间距的情况下双折射和限制损耗随波长的变化曲线.模拟结果表明,通过同时在包层和纤芯引入非对称性,获得了较高的双折射(~10^-3量级)和极低(~10^-4 dB/km)的限制损耗.提供了一种新的光子晶体光纤设计方法,即通过同时在包层和纤芯引入新结构来同时获得高双折射和低损耗.     

时间切片离子速度成像技术关于MgO在193 nm的光解反应动力学研究

本文利用时间切片离子速度成像技术对MgO分子在193 nm下的光解反应动力学进行了研究. 实验通过产物Mg的速度和角度分布分析,发现了三个光解反应路径. 路径一为MgO(X¹Σ⁺)态分子吸收一个光子到MgO(G¹π) 态,由于G¹π, 3³π和1⁵π态之间的自旋轨道耦合作用,反应沿着1⁵π的势能面解离生成产物Mg(³P_u)+O(³P_g). 路径二、三分别为MgO(A¹π)态分子吸收一个光子到MgO(G¹π)态和MgO(4¹π) 态,进而解离生成产物Mg(³P_u)+O(³P_g)和Mg(¹S_g)+O(¹S_g). 光解离路径的各向异性参数与振动能级的寿命以及转动和振动自旋轨道态的耦合有关. 从总动能分析得到D₀(Mg-O)=21645±50 cm^-1.     

多气隙电阻板室的时间特性研究

一种具有10个气隙的多气隙电阻板室,在欧洲核子研究中心实验束上进行了性能测试.该探测器采用几何上串联和电极上并联的特殊结构,使用国产玻璃(厚度1?.1mm)作为高压电极,有效灵敏面积为200mm×63mm²,并具有2×6读出条.对7GeV/c的π^－粒子,其探测效率大于99%,时间分辨达到45ps.     

46.2MeV/u 12C+64Ni、58Ni反应中发射的轻粒子和复杂碎片

用光二极管读出的CsI(Tl)闪烁探测器和多叠层硅望远镜,测量了46.2MeV/u ¹²C引起各种靶⁶⁴Ni、⁵⁸Ni、¹²C、¹⁹⁷Au、²⁰⁹Bi反应中所发射的轻粒子和中等质量碎片,这些探测器对轻粒子和中等质量碎片有很好的能量分辨和质量分辨.单举的能谱用运动源模型进行了分析,对各种靶在不同角度的中等质量碎片的产额进行了比较.由单举数据推出同位素产额比随靶质量变化的系统性,讨论了N/Z自由度的平衡.     

J/ψ衰变中f0(975)的实验研究

本文基于北京正负电子对撞机(BEPC)上北京谱仪(BES)所收集到的国家自然科学基金资助.7.8×10⁶J/ψ事例,系统研究了J/ψ→φπ⁺π^－和J/ψ→ωπ⁺π^－两个衰变道,给出了过程的分支比以及f₀的位置和宽度参数,并对J/ψ→φf₀,f₀→π⁺π^－过程的角分布进行了拟合,首次确定出该过程的螺旋度振幅比.     

AGS能量下π－π－的Bose—Einstein关联

全同粒子间的玻色-爱因斯坦关联可以用来研究相对论性核碰撞中次级粒子源分布及有关的物理问题.本文用强子级联模型(HCM)模拟²⁸Si(14.6A GeV/c)+Au反应,得到π^－粒子的freeze-out状态,进而计算了π^－π^－关联函数,取得与实验一致的结果.还计算了freeze—out π^－源的均方根线度,并讨论了它与拟合方法抽取的源参数间的关系.     

6×6BGO晶体阵列电磁量能器的研制及低能光子测量

研制了6×6锗酸铋晶体阵列式探测器,作为高分辨全吸收电磁量能器模型.晶体阵列由36块截面为20mm×20mm、长度为200mm的国产锗酸铋晶体组成,采用光电倍增管读出,从阳极及一个打拿极同时输出讯号,以满足大动态范围线性要求.在静电加速器上应用若干(p,γ)反应产生的单能光子进行了测试.结果表明:在所测21MeV以下范围内,能量响应线性;能量分辨率表现为予期的E^－1/2关系,与国际上现有同类装置比较具有最佳能量分辨性能.     

同位旋守恒对奇异性产生的约束

考虑同位旋守恒约束和奇异夸克的产生压低,研究了高能pp碰撞中的K/π比值,给出了K⁺/π⁺和K^－/π^－与末态产生粒子多重数之间的关系,并提出采用一个近似与参数无关的(K⁺/π⁺)/(K^－/π^－)比值来反映这一过程中同位旋守恒的约束.     

Kl3介子衰变

本文通过强作用K-π中间态,利用色散关系理论计算了Г(K_μ3⁺)/Г(K_α3⁺),Г(K₂⁰→πμ⁺ν)/Г(K₂⁰→πe⁺ν),{Г(K₂⁰→πe⁺ν)+Г(K₂⁰→πe^-ν)}/Г(K_α3⁺)分支比及K_μ3⁺衰变中的μ谱,当选择定则|ΔI|=1/2及ΔS=+ΔQ被破坏,并且I_z=1/2及I_z=3/2的振幅f^{3/2 1/2}(0)及f^{3/2 3/2}(0)不等时,上述分支比与实验能很好符合。在本文的理论中,形式因子不是常数。     

ψ′衰变中VP和PP模式的事例产生器

在北京谱仪(BES)原有模拟程序框架下,建立了适用于J/ψ,ψ’衰变到VP和PP模式、以及ψ→π⁺π^－ J/ψ而后J/ψ衰变到VP和PP模式的事例产生器,考虑了相应的角分布,为J/ψ,ψ′物理的研究提供了方便,在ψ′→γη,γη′,ωπ⁰,π⁺π^－,K⁺,K^－等分支比的测量中,这一事例产生器可用于选择效率的确定和本底估计.