BESIII 实验对奇特态 X(3872) 的研究

量子色动力学允许超出夸克模型中重子和介子的奇特态的存在。对奇特态的研究是当前高能物理实验的热门话题之一。X(3872)是第一个被实验上观测到的奇特态候选者。实验和理论上对X(3872)的研究从未间断,这使得X(3872)成为了解最好的奇特态。运行在北京正负电子对撞机(BEPCII)上的北京谱仪(BESIII)实验积累了大量的质心能量从3.87 到 4.70 GeV的正负电子对撞数据样本。利用这些数据样本,得到了很多关于X(3872)的实验结果。本文将回顾BESIII上关于X(3872)所取得一系列成果及最新实验进展。对X(3872)等奇特态的研究,将有利于我们对自然界的基本相互作用的理解,也将促进标准模型理论的完善。     

闪烁体瓦片/光纤量能器辐照损伤的进一步研究

研究了由不同闪烁体瓦片/光纤材料组成,或材料相同但构造不同的量能器模型的辐照损伤.用北京正负电子对撞机(BEPC)的电子试验束(1.1或1.3GeV)辐照了十个量能器模型.通过测量在不同累积剂量和在量能器内的不同位置上的光输出,对辐照损伤作出定量分析.还研究了损伤后的恢复及损伤与环境气体的关系.通过数据拟合发展了辐照损伤对剂量及对深度断面的校正方法.     

X射线衍射增强成像中的定量测量

提出了一种基于X射线衍射增强成像(DEI)断层计算机X射线层析术(CT)图像的物体尺寸精确测量方法.X射线衍射增强成像是一种基于相位衬度的成像技术.通过建立DEI的简化模型,研究衍射成像过程中品体转角、投影图像谷点位置、成像系统等效模糊等因素之间关系,由此具体探讨了系统模糊效应对圆物体边界成像带来的位置偏移,并以圆形被测样品为例.提出可精确测定直径的简单有效算法.通过理论仿真模型数据和北京同步辐射装置上的实测数据验证了该算法的精度.该方法实现了利用DEI图像对被测物体几何尺寸的精确测量,可用于对牛物组织样品等物体内部微小结构的尺寸的精确测量.     

基于多光谱数据的永定河流域植被生物量反演

用传统研究植被生物量实测的方法不仅耗时费力,而且由于影响因子不易确定会导致预估精度不高。选择永定河流域河北——北京段为研究区域,以该地区2009年7月20日的TM影像数据为数据源,结合当地分辨率为30米的数字高程模型(digital elevation model,DEM)数据和其他相关辅助解译资料,并借助全站仪等高精度测量仪器进行外业调查,归纳出永定河地区遥感因子与植被生物量可能存在的函数关系,通过多元线性回归分析遥感影像因子并建立反演模型,最后将反演模型进行精度分析。通过将实测值和预测值分析对比,得出反演模型总体相对误差为-0.025%,平均相对误差为-0.016%,总体预估精度高达84.56%。模型的建立可对大范围流域生态环境因子进行及时、快速、准确地调查,为永定河生态环境问题诊断提供实验数据。     

利用反射光谱及模拟多光谱数据定量反演北方潮土有机质含量

基于北京市52个潮土样本的高光谱数据和Landsat TM、环境减灾卫星(HJ)影像的波段响应函数,生成宽波段多光谱模拟数据,对比分析了室内实测光谱数据、宽波段模拟数据与土壤有机质含量的相关性,筛选敏感波段,利用偏最小二乘法构建北方潮土有机质含量预测模型。研究表明：在宽波段模拟数据建立的模型中,由Landsat TM模拟数据的差值土壤指数(DSI)、比值土壤指数(RSI)、归一化土壤指数(NDSI)及其第3波段共同构建的模型最优,其决定系数与均方根误差分别为0.586和0.280;与实测光谱数据相比,模拟数据的最佳预测模型,均优于除一阶微分、弓曲差以外的其他10种高光谱模型。因此,利用多光谱数据预测潮土有机质含量是可行的。     

一种基于无人机高光谱数据的植被盖度估算新方法

从分析对植被覆盖度(FVC)敏感的光谱特性入手,使用Avafield-3光谱仪(测量范围300～2 500 nm),利用人工草坪控制植被覆盖度的方式研究混合光谱与植被覆盖度的关系,通过实验发现红边区间(680～760 nm)对植被覆盖度最为敏感,而红边区间光谱的一阶导数与植被覆盖度的相关性最高(>0.98),且有较强的稳定性,因此选择红边斜率k作为估算植被盖度的参数。参考混合光谱分解法反演植被覆盖度的经典模型--即以NDVI(normalized difference vegetation index)为参数的植被覆盖度反演模型,以红边斜率代替NDVI构建了2个反演植被覆盖度FVC的新的红边斜率模型,该模型是对经典模型的进一步改进。为验证模型精度,以研究区内无人机(UVA)的高光谱数据和研究区实际测量的植被覆盖度数据进行验证：对高光谱数据计算每个像元680～760 nm之间的斜率,利用PPI(pixel purity index)提取纯像元,计算纯植被像元光谱斜率的最大值和纯土壤像元光谱斜率最小值,利用新的红边斜率FVC模型求取植被覆盖度;实测数据采用照相方法,经过几何校正、监督分类后统计植被覆盖度,结果表明：通过实测数据与无人机高光谱数据获取的植被覆盖数据进行验证,新构建的基于红边斜率的两个植被覆盖度模型的精度(R2分别达0.893 3和0.892 7)都略高于以NDVI为参数的模型(R2分别达0.839 9和0.829 9)。提出使用红边斜率计算植被覆盖度的模型,具有较明确的生物物理意义,具有较高的应用潜力和推广价值。     

基于深度残差网络的高精度自然转捩模拟方法

结合机器学习的湍流模型是流体力学领域的研究热点之一.现有方法主要将实验/数值的数据用于重构或修正湍流涡黏性和雷诺应力,鲜有针对转捩问题的研究.本文利用深度残差网络(ResNet)重构了间歇因子与流场平均量间的映射函数,并与Spallart-Allmaras (SA)模型耦合,发展了一种类代数转捩模型.结合高精度加权紧致非线性格式(WCNS-E6E5)在转捩平板和S809翼型算例中进行了验证,并与四方程的SST-7-及ed转捩模型进行了对比,结果表明:纯数据驱动的ResNet模型能够准确预测间歇场,很大程度上改善了SA模型对自然转捩流动的模拟能力;训练数据仅基于两个零压力梯度转捩平板,模型能够应用于S809翼型不同迎角的情况,预测的升阻力特性和摩擦系数分布接近SST-γ-Re_θ转捩模型的结果;在此基础上,相较SST-γ-Re_θ模型节省了超过30%的计算成本.本研究显示了机器学习方法在转捩模型构建中的强大潜力.     

基于谐波分析算法的干旱区绿洲土壤光谱特性研究

土壤有机质(SOM)含量是评价土壤肥力的重要指标。以新疆渭-库绿洲为研究区,对室内获取的SOM含量及反射光谱数据进行Savitzky-Golay (S-G)平滑和一阶微分(FD)预处理。在此基础上,为减小敏感波段遴选对建模精度的影响,引入谐波分析(HA)算法对全波段光谱数据进行谐波分解。基于主成分分析(PCA)降维后的7个主分量对SOM含量进行基于反向传播(BP)神经网络、遗传算法(GA)-BP神经网络和多元线性回归(MLR)方法的定量估算,并对估算精度进行比较。结果表明:HA预处理后的光谱数据与SOM含量的相关性相较于FD数据有了明显提高;非线性模型BP神经网络的估算精度明显高于线性模型MLR;在非线性模型中,GA-BP模型的估算精度最高,其决定系数为0.92,预测集的均方根误差为3.92×10~(-3),相对分析误差为1.93。验证了HA算法深度挖掘光谱数据的有效性,经过GA优化的BP神经网络模型可以提高SOM含量的估算精度,为土壤属性的光谱定量估算提供借鉴。     

飞秒激光照射金箔的传热机理研究

本文采用抛物线两步(PTS)模型和双曲线两步(HTS)模型模拟了超短脉冲激光(脉冲宽度小于100 fs)照射金箔的传热过程。本文将不同模型的模拟结果与破坏阀值的实验数据进行了比较,结果表明HTS模型更加符合实验结果。本文的数值研究为瞬态激光材料加工技术提供理论依据.     

北京谱仪触发判选系统的模拟

介绍了北京谱仪(BES)触发判选系统的模拟程序,并用实验数据对其正确性作了验证.运用该程序,首次用BES的蒙特卡罗(Monte Carlo)数据从系统角度直接给出了触发判选效率,所得结果与实验方法测定的触发效率相一致,说明触发判选系统符合BES物理取数的要求.该模拟软件可以用来完备BES的Monte Carlo程序库,并可为今后触发系统的研究提供参考数据.     

北京谱仪亮度监测器Bhabha散射截面的蒙特卡罗计算

在北京谱仪亮度监测器和北京正负电子对撞机实际运行参数的条件下,利用精确到α³项的Bhabha事例产生器,计算了亮度监测器的等效积分截面,用它计算北京正负电子对撞机的亮度,其系统误差<3%,实测数据与计算结果有很好的一致性.     

原始数据中束流相关本底的分离

束流相关本底处理的不确定性是在BES/BEPC上进行R值测量的主要误差来源之一,提出从原始数据中分离出束流相关样本的新方法, 并把此样本用于调节强子产生器LUARLW的参数,以减小强子探测效率的系统误差, 提高R值的测量精度.     

LUND面积定律对J/ψ非微扰强衰变的描述

基于微扰QCD所预言的J/ψ衰变道胶子分布及其分支截面和LUND弦碎裂模型强子化面积定律的严格解,得到J/ψ所有衰变模式的微扰和非微扰过程的一种可能的描述,相应的Monte Carlo产生器LUARLW所作的初步模拟结果与BES获取的J/ψ数据的多种带电粒子谱分布和事例形状拓扑分布符合较好.     

R值测量中强子事例选择的改进

强子事例的选择和强子探测效率是在BEPC/BES上进行R值测量的两项主要误差来源. 过去实验只选取等于或者大于2叉的强子事例, 因而0叉和1叉事例的丢失将导致强子事例数和强子探测效率的较大误差. 试图提出在R值测量中选取包含1叉强子事例在内的样本, 这将有助于更合理地调节强子事例产生器LUARLW的参数, 减小强子探测效率和R值测量的系统误差.     

ee0A GeV S+Au反应中光子产生的低横动量增强

用建立在LUND弦模型特别是PYTHIA事件产生器基础上的描写极端相对论性核一核碰撞的强子和弦级联模型—JPCIAE研究了入射能量为200A GeV的S+ Au中心碰撞中光子产生.模型同时考虑了部分子QCD散射过程、强子末态相互作用以及强子衰变等光子产生反应道并作了协调处理.JPCIAE模型计算结果很好再现了WA93实验数据所呈现的低横动量增强效应.     

Study of transverse momenta of charged hadrons produced in νp and\bar vp charged current interactions

Data from a neutrino and antineutrino hydrogen experiment with BEBC are used to investigate transverse properties of the produced charged hadrons. Measurements are presented on average transverse momenta of charged pions as functions of Feynman-x and the hadronic mass, on the transverse momentum flow within an event and on jet-related quantities. The main features of the data are well described by the LUND model. The data favour a version of the model in which soft gluon effects are included and the primordial transverse momentum of the quarks in the proton is small. Effects from 1^st order QCD (hard gluon emission) are negligible.     

Charged particle multiplicity distributions for fixed number of jets inZ0 hadronic decays

The multiplicity distributions of charged particles in full phase space and in restricted rapidity intervals for events with a fixed number of jets measured by the DELPHI detector are presented. The data are well reproduced by the Lund Parton Shower model and can also be well described by fitted negative binomial distributions. The properties of these distributions in terms of the clan model are discussed. In symmetric 3-jet events the candidate gluon jet is found not to be significantly different in average multiplicity than the mean of the other two jets, thus supporting previous results of the HRS and OPAL experiments. Similar results hold for events generated according to the LUND PS and to the HERWIG models, when the jets are defined by the JADE jet finding algorithm. The method seems to be insensitive for measuring the color charge ratio between gluons and quarks.     

北京慢正电子强束流磁场输运系统设计研究

针对基于北京正负电子对撞机的慢正电子强束流系统对输运磁场的设计要求,本文对不同规格的磁场输运线圈模型、长螺线管端口处磁场的补偿以及地磁场和弯管道对正电子束流的影响等进行了计算,提出适用于本系统传输慢正电子束流的输运磁场分布、补偿线圈、调整线圈的加工参数,计算表明,系统的总体磁场不均匀度小于10髎.实际运行束流测试表明,所设计的磁场系统能够很好的将慢正电子束流输运到约16m远的样品测量室,慢正电子束斑尺寸基本没有变化,满足慢正电子束流系统的设计要求.     

强子物理中的一些问题

简要介绍了当前强作用物理研究的基本目标 .对其中QCD的参数和强子谱研究的问题做了较细致的讨论 ,特别是讨论了北京正负电子对撞机 /北京谱仪可以开展的强子物理实验研究.The basic goals for the study of hadronic physics are briefly discussed. The determination of the QCD parameters and the study of the hadron spectroscopy are discussed in more detail. It is shown that BEPC/BES can play a role in the study of hadron physics.     

Kinematics of τ two-body decay near τ threshold at BESⅢ

The kinematic properties of two-body decay near τ threshold are studied according to the special capacity of the BEPC accelerator and the BESⅢ detector.Explicitly presented are the transformations of energy and momentum of hadronic particles between different reference frames,and the corresponding distributions.A brand new method is proposed to obtain the energy spread of the accelerator by fitting the energy distribution of hadron from τ semi-leptonic decays.