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自从标准模型提出之后,对弱相互作用的研究一直是理论物理学家和实验物理学家感兴趣的重要研究课题.对通过弱相互作用衰变的D介子的遍举半轻子衰变特性的研究,不仅可以测量标准模型的基本参数,而且还可以进一步了解其衰变机制,检验相关理论模型.
北京谱仪升级改造后,BESⅡ已经采集了积分亮度大约为33pb-1的ψ″数据,其中大约有18pb-1的数据是在3.773GeV处采集,大约有7pb-1的数据是在3.768GeV至3.778GeV之间扫描获取,大约有8pb-1的数据是在3.665GeV至3.878GeV之间扫描获取.这些ψ″数据为系统地研究D介子的产生和衰变特性提供了有利的实验条件.
本论文基于7584±138±341D0和5321±149±160D-单标记的数据样本,研究了D0→K-μ+μ+vμ,D0→π-μ+vμ,D+→K0μ+νμ,D0→K-e+ve,D0→π-e+ve的半轻子衰变过程,详细介绍了每个衰变道的数据分析过程,找出了每个衰变道的好事例数,并精确测定了这五个衰变道的分支比.尤其是对系统误差的来源和大小,本文作了详细的分析和讨论.各个衰变道的分支比及其统计误差和系统误差一并列举如下:
┏━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓┃衰变道好事例数分支比(%)┃┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫┃D0→K-μ+vμ87.2±13.83.55±0.56±0.59┃┃D0→π-μ+vμ9.3±7.50.38±0.31±0.10┃┃D+→K-0μ+vμ28.7±6.410.3±2.3±0.8┃┃D0→K-e+vμ104.1±11.13.84±0.41±0.27┃┃D0→π--e+ve9.8±3.90.36±0.14±0.04┃┗━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┛最后,利用所测量的D0→K-e+ve,D0→π-e+ve衰变道的分支比,以及从PDG所引用的相关信息,得到了单极点形式形状因子|fK+(0)|和|fπ+(0)|的值分别为:|fK+(0)|=0.79±0.04±0.03和|fπ+(0)|=0.76±0.15±0.06;按照各种理论模型预期的|fK+(0)|和|fπ+(0)|的值,算出了CKM矩阵元|Vcs|和|Vcd|的值;另外,利用所测量的D0→K-μ+bμ,D+→K-0μ+vμ衰变道的分支比,D0→K-e+ve和所引用的D+→K0e+ve衰变道的分支比,得到以下结果:Γ(D0→K-μ+vμ)/Г(D+→K-0μ+vμ)=0.87±0.24±0.14,Г(D0→K-e+ve)/Г(D+→K-0e+ve)=1.08±0.22±0.07.从而得到平均的跃迁宽度比值为:Г(D0→K-l+vl)/Г(D+K-0l+vl)=1.00±0.16±0.06.这为检验D介子半轻子衰变过程中同位旋守恒提供了进一步的实验依据.