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第一章 概论 1

1.1 高能物理现状 1

1.2 粒子加速器及其发展趋势 5

1.3 北京正负电子对撞机·北京谱仪的物理成果 8

1.4 北京τ-C工厂计划建议 13

第二章 北京正负电子对撞机和北京谱仪 16

2.1 北京正负电子对撞机 16

2.1.1 直线加速器 16

2.1.2 输运线 18

2.1.3 储存环 18

2.1.4 一些重要的性能参数 20

2.2 北京正负电子对撞机能区的基本物理过程 25

2.2.1 电磁相互作用过程 25

2.2.2 非共振强子产生 31

2.2.3 强子共振态产生 33

2.3 北京谱仪 34

2.3.1 对撞事例、本底及数据获取 34

2.3.2 北京谱仪工作原理简介 36

2.3.3 北京谱仪子探测器结构和性能 43

第三章 τ物理 54

3.1 引言 54

3.1.1 北京谱仪建成时的τ物理研究状况 54

3.1.2 τ质量测量是北京谱仪的物理机遇 56

3.2 τ质量测量基本原理 62

3.2.1 粒子质量的实验测量 62

3.2.2 τ质量测量的阈值法 64

3.3 mτ实验测量的准备 65

3.3.1 e+e-→τ+τ-的产生截面 66

3.3.2 实验方案的确定 69

3.3.3 eμ事例的判选 79

3.4 mτ的实验测定 86

3.4.1 利用eμ末态测量mτ 86

3.4.2 束流能量的绝对刻度 93

3.4.3 几项重要分析 97

3.4.4 利用τ+τ-的其它末态测量mτ 99

3.5 mτ测量的物理重要性 103

3.6 τ中微子及其他 108

3.6.1 测定mντ的意义 109

3.6.2 mντ测量的一般方法 111

3.6.3 北京谱仪的mντ测量 113

第四章 J/ψ物理 132

4.1 J/ψ粒子的性质 132

4.2 J/ψ衰变机制 134

4.3 J/ψ的强衰变 137

4.3.1 f2(1270) 139

4.3.2 f0(980) 147

4.4 J/ψ辐射衰变 151

4.4.1 ξ(2230) 152

4.4.2 θ/fJ(1710) 156

4.4.3 ？/η(1440) 164

4.4.4 f0(1500) 170

4.5 J/ψ电磁衰变及其他 176

4.6 胶球寻找的前景和困难 178

4.7 奇特态、四夸克态及混杂态 182

4.8 J/ψ衰变宽度 185

4.8.1 J/ψ共振截面方法确定衰变宽度 187

4.8.2 由ψ(2S)→π+π-J/ψ道测量J/ψ轻子对衰变分支比 203

第五章 ψ(2S)物理 215

5.1 引言 215

5.2.1 研究概况 222

5.2 ψ(2S)轻子衰变：ψ(2S)→τ+τ-分支比测量 222

5.2.2 ψ(2S)→τ+τ-衰变分支比测量 223

5.2.3 结果与讨论 231

5.3 ψ(2S)强衰变研究：矢量-赝标量介子末态 233

5.3.1 粲夸克偶素强衰变疑难 233

5.3.2 寻找ψ(2S)→ρπ衰变 239

5.3.3 寻找ψ(2S)→K+K＊-+c.c.衰变 242

5.3.4 寻找ψ(2S)→K0？＊0+c.c.衰变 245

5.3.5 J/ψ共振峰区e+e-→ρπ截面测量 246

5.3.6 结果与讨论 252

5.4 ψ(2S)强衰变研究：矢量-张量介子末态 255

5.4.1 矢量-赝标量以外衰变模式 255

5.4.2 ψ(2S)→ωf2衰变研究 257

5.4.3 ψ(2S)→ρa2衰变研究 260

5.4.4 ψ(2S)→K＊0？＊0+c.c.衰变研究 261

5.4.5 结果与讨论 262

5.5 ψ(2S)强衰变研究：重子对末态 266

5.5.1 概况 266

5.5.2 ψ(2S)→p？ 268

5.5.3 ψ(2S)→？ 271

5.5.4 ψ(2S)→？0？0 274

5.5.5 ψ(2S)→？-？+ 275

5.5.6 ψ(2S)→△++？-- 277

5.5.7 ψ(2S)→？-(1385)？+(1385)+c.c. 279

5.5.8 ψ(2S)→？0(1530)？0(1530) 281

5.5.9 ψ(2S)→Ω-？+ 285

5.5.10 结果与讨论 287

5.6 Xc物理研究 292

5.6.1 实验与理论概况 292

5.6.2 Xc0宽度测量 296

5.6.3 Xc0,2→π+π-及K+K-衰变分支比测量 303

5.6.4 结果与讨论 304

第六章 粲介子物理 308

6.1 概述 308

6.1.1 粲介子的发现 308

6.1.2 粲介子的产生 312

6.1.3 粲介子的衰变 315

6.1.4 几个有兴趣的课题 320

6.2 标准模型与粲介子、底介子衰变 328

6.2.1 夸克与轻子的代 328

6.2.2 粲介子与底介子衰变 329

6.2.3 CKM矩阵 330

6.2.4 纯轻子道衰变 334

6.2.5 半轻子道衰变 336

6.3 北京谱仪Ds介子衰变研究 343

6.3.1 实验方法与分析技术 344

6.3.2 Ds介子的单标记 353

6.3.3 Ds纯轻子衰变与衰变常数fDs 357

6.3.4 Ds单举电子半轻子衰变测量 365

6.3.5 D？→？π+绝对分支比测量 370

第七章 发展前景展望 377

7.1 北京τ-C工厂(BTCF) 378

7.1.1 BTCF的初步物理目标 379

7.1.2 BTCF加速器设计 382

7.1.3 BTCF探测器设计 384

7.2 1032cm-2s-1亮度方案 388

附录A 名词和术语 392

附录B 参加北京谱仪合作组的研究所和高等院校 397

附录C 北京谱仪合作组成员 399

附录D 北京谱仪合作组发表的论文 402

附录E 北京谱仪合作组在重要国际会议上的部分学术报告 406