e/π识别的dE/dx方法在北京谱仪τ重轻子质量测量中的应用

本文介绍了北京谱仪(BES)主漂移室(MDC)e/π识别的dE/dx方法在τ重轻子质量测量中的应用.该方法的应用使得对τ⁺τ^－衰变产生的“eμ”事例的标记效率,比仅用传统的电磁簇射信息标记时提高了3倍以上.效率的提高不仅减少了事例丢失,还使得为找到同样多的τ⁺τ^－事例所需要的谱仪和对撞机运行时间和数据离线处理所用的计算机CPU时间均减少了～75%.     

BES新测τ轻子质量的物理含意

我们讨论了BES新近测得τ轻子质量的物理含意.预言了τ的寿命值.     

关于τ轻子质量测定

 从读者给《现代物理知识》杂志的来信中得知,众多高能物理界同行和广大爱好者有兴趣了解在我们这里(北京正负电子对撞机)将要进行的测量τ轻子质量实验的背景.我代表北京谱仪合作组(Beijing Spec-trometer Collaboration)的同事向大家作个简略的介绍.     

在北京正负电子对撞机(BEPC)上τ质量的实验测量

在北京高能物理研究所正负电子对撞机(BEPC)上进行了τ轻子质量测量.τ⁺τ^－事例由北京谱仪(BES)探测,总积分亮度为5000nb^－1.用最大似然函数法选择逼近阈值的测量点能量,并最终确定τ轻子的质量为1776.9±0.4±0.2MeV.     

ψ(2S)的τ轻子对衰变研究

首次分析了ψ(2S)→τ⁺τ^－衰变道,给出其分支比测量结果.分析基于北京正负电子对撞机(BEPC)上北京谱仪(BES)所获取的1.27×10⁶事例,得到分支比值为(3.54±0.61±0.63)×10^－3.此值与粒子表给出的ψ(2S)其它轻子道分支比值比较,符合e-μ-τ普适性假设.利用这些数据,还计算得到ψ(2S)衰变的总宽度Γ_tot=251±37keV.     

北京谱仪（BESⅢ）上的粲物理研究

自J／ψ粒子和τ轻子在20世纪70年代被发现后,τ-粲物理研究即蓬勃兴起,多个正负电子对撞机在此能量运行,取得了丰硕的成果．文章简要论述了国内外长期进行τ-粲物理研究的原因,介绍了其研究的主要内容与特点,并结合新近完成的北京正负电子对撞机重大改造工程（BEPCⅡ）及北京谱仪（BESⅢ）,举例介绍了BESⅢ在轻强子谱、粲物理、粲偶素物理研究,量子色动力学及强子产生性质研究和τ-轻子物理研究方面的主要科学目标、任务及新近取得的主要成果．     

τ轻子质量的精密测量

由北京正负电子对撞机(BEPC)上取得的τ轻子质量附近12个能量点的数据,筛选出τ轻子到其6个主要衰交道的事例数,用最大似然法双参数拟合得到τ轻子的质量为.与1992年的τ轻子到eμ一个衰变道的测量结果相比,增加了统计量,减小了统计误差,从而提高了精确度.     

在e+e－对撞过程中τ轻子对产生的阈行为

利用结构函数方法,足够精确地给出了在e⁺e^－对撞过程中考虑了各种QED辐射修正效应后的τ轻子产生的阈行为解析表达式(这里包括了始态辐射修正、真空极化效应、库仑效应和终态修正效应等),这个阈行为用来为BES测量τ轻子的质量值.     

τ轻子的发现——历史的追溯

 在北京正负电子对撞机上,由北京谱仪实验组完成的τ轻子质量精确测量工作被国内外一些著名科学家（包括李政道、杨振宁、丁肇中、吴大猷、周光召等）评价为近年高能物理最重要的实验成果之一。这一标志着中国高能实验物理走上本领域国际前沿的成绩,又促使τ轻子更加受到国内读者的关注和厚爱。我们愿借《现代物理知识》杂志的一角,介绍一些关于τ轻子发现和确认的若干背景知识。     

中性和带D介子单举半轻子(电子)衰变分支比的测量

利用北京谱仪(BES)在北京正负电子对撞机(BEPC)e⁺e^－对撞质心系能量为4.03GeV处收集的积分亮度为22.3pb^－1的数据,测量了带电及中性D介子的单举半轻子(电子)衰变的分支比.分析中采用了“联合D⁰和D⁺单双标记”的方法,测得D^－和D⁰单举半轻子(电子)衰变的分支比分别为BF(D^－→e^－X)=(21.8±8.5±4.2)%,BF(D⁰→e^－X)=(8.9±3.0±1.6)%,其相对比值为BF(D^－→e^－X)BF(D⁰→e^－X)=2.4±1.7±0.8.     

D+和D0介子的φXl+υ遍举分支比上限的测定

利用北京谱仪(BES)在北京正负电子对撞机(BEPC)e+e-质心系能量为4.03GeV处采集的积分亮度为22.3pb-1的数据,从D介子的5个非轻子衰变模式中共选出2471±218组tagD+X(X可能是γ或π0或π±)和7629±251组tagD0X介子样本. 在这些样本中没有找到D+→φe+υ,φK-π+e+υ,和D0→φK-e+υ,φK-μ+υ的衰变事例,测定在90髎置信度下分支比的上限分别为B(D+→φe+υ)<1.38髎,B(D+→φK-π+e+υ)<2.01髎,B(D0→φK-e+υ)<0.53髎,和B(D0→φK-μ+υ)<0.53髎.     

今日中国物理

 1 北京谱仪开始D_s物理研究据《北京对撞机通讯》报道,目前有关D_s物理测量工作刚刚起步,D_s纯轻子衰变尚未观察到,D_s半轻子衰变与作为参照基准的D_s→（?）π⁺分支比有待精确测定,许多有争议的和未知的D_s轻子道衰变需要进一步研究.北京谱仪D_s的物理目标是:用同理论模型无关的直接测量法,测定D_s⁺→（?）π⁺衰变的绝对分支比;从D_s→ex半轻子衰变的测量,寻找非旁观者胶子过程的贡献:研究D_s→μv,τv纯轻子衰变,测定D_s衰变常数fD_s;有兴趣的D_s强子道衰变的研究.     

τ轻子Michel参数测量中的电子识别方法

北京谱仪(BES)合作组通过τ→eνν衰变的电子能谱测定Michel参数,本文利用BES在质心系能量4,03GeV处获取的e⁺e^－对撞数据,通过BES给出的带电粒子dE/dx、β、E/p测定值及其适当组合,实现了电子的有效识别.     

τ轻子质量测量实验——北京谱仪上的第一项成果

正在介绍τ轻子质量测量实验之前,先介绍一下北京谱仪。一、北京谱仪1984年北京正负电子对撞机工程开始启动。与这台正负电子对撞机(BEPC)配套的是一台称为北京谱仪(BES)的探测器。正负电子对撞后产生的海量粒子要在这里进行分析、研究。物理学家希望获得一流的研究成果,能否出好的物理成果,谱仪的性能至关重要。北京谱仪的设计和初期建造由叶铭汉负责,他和同事们经过大量的调查研究决定参考当时在同     

R值测量与标准模型检验

北京正负电子对撞机(BEPC)/北京谱仪(BES)在2—5GeV能区进行了两轮R值扫描测量，把该能区R值的误差降低到原有水平的一半左右. 这一结果对于精确确定QED跑动精细结构常数 、进而确定Higgs粒子的质量具有重要意义，同时对μ子反常磁矩α_μ的物理解释也有重要贡献.     

D~ 和D~0介子的φΧl~ ν遍举分支比上限的测定

利用北京谱仪 (BES)在北京正负电子对撞机 (BEPC)e e- 质心系能量为4 0 3GeV处采集的积分亮度为 2 2 3pb- 1的数据 ,从D介子的 5个非轻子衰变模式中共选出 2 471± 2 1 8组DtagD X(X可能是γ或π0 或π±)和 762 9± 2 51组DtagD0 X介子样本 .在这些样本中没有找到D →e ν,K- π e ν,和D0 →K- e ν,K- μ ν的衰变事例 ,测定在 90 %置信度下分支比的上限分别为B(D →e ν) <1 3 8% ,B(D →K- π e ν) <2 0 1 % ,B(D0 →K- e ν) <0 53 % ,和B(D0 →K- μ ν) <0 53 % .     

北京谱仪μ子计数器离线数据刻度研究

介绍了北京谱仪(BES)μ子计数器的结构,分析了μ子计数器z向位置分辨变坏的主要因素,通过研究μ子计数器离线数据刻度基本原理和刻度方法,采用新的刻度方法解决了μ子计数器z向位置分辨变坏的问题,使μ子计数器z向位置分辨提高了20%.     

R值测量及相关物理

工作在北京正负电子对撞机(BEPC)上的北京谱仪(BES)对2—5GeV能区的R值进行了精确测量.这一成果对寻找新物理和新粒子Higgs在国际高能物理界带来巨大冲击.本文对R值测量及相关物理,如μ子反常磁矩α_μ,QED耦合常数α(M_z²),μ子偶素的基态超精细劈裂(HFS)以及确定强耦合常数α_s和重夸克质量等的最新进展和未来展望在实验和理论两方面均作了较详尽的介绍.     

BES实验数据离线刻度

概述了北京谱仪(BES)各子探测器的实验离线数据刻度,包括主漂移室、飞行时间计数器、簇射计数器和μ子鉴别器.给出了BES1994年D_s运行期间的探测器运行性能,以及数据质量情况.     

北京谱仪BESⅢ

北京谱仪是北京正负电子对撞机上的大型通用磁谱仪。对撞机中的正负电子束团在谱仪中心对撞,产生的末态带电粒子和中性粒子的空间位置、动量、能量等特性由谱仪记录,经过数据处理后进行粲-τ能区的物理研究。在BEPC上先后安装了北京谱仪BESⅠ和BESⅡ。在BEPCⅡ上安装的是新研制的北京谱仪BESⅢ包括主漂移室、电磁量能器、飞行时间计数器、μ子探测器和超导磁体,具有