BESIII上2.64GeV至4.6GeVe+e-湮灭到XiXi-bar重子对截面的测量

Up to now, many Charmonium-like states have been observed in experiment, such as vector Charmonium-like states Y(4260) and Y(4360). However, there are various explanations for these states in theory, such as hybrid state, multi-quark state, hadronic molecular state and so on. There is no unified conclusion on what they are. More curiously, so far, no other evidences for these states have been observed in the baryon pairs final states except for the Y(4634) state observed in charmed baryon pair. Therefore, the study of the production of the baryon pair in e+e- annihilation, such as the production of XiXibar final states in e+e- annihilation, may further improve our understanding of these charmonium-like states. In this study, based on single baryon reconstruction method, we will present a study of the production of XiXibar final states in e+e- annihilation, and then measure Bron cross section and Xi baryon form factor using the data of 10 fb-1 collected with BESIII detector at BEPCII at the center-of-mass energy between 2.64 GeV and 4.6 GeV. Meanwhile, we will search for the possible resonance structure or charmonium-like state in the final states of XiXibar baryon pair.

截至目前，实验上已经发现了许许多多的（类）粲偶素，比如矢量类粲偶素Y(4260)和Y(4360)等。但理论上对其存在着各种各样的解释，比如混杂态、多夸克态、强子分子态等。这些态到底是什么，目前没有统一的定论。而更为奇怪的是，到目前为止，除了在粲重子对末态看到Y(4634)之外，没有在其它重子对末态观测到类似的（类）粲偶素态。因此对e+e-湮灭到重子对末态的研究，例如e+e-湮灭到XiXibar衰变过程的研究，或许能进一步完善我们对这些（类）粲偶素态的理解。本研究将基于单重子重建方法，利用运行在BEPCII上的BESIII探测器在2.64GeV至4.6GeV质心能量区域取得的大约10fb-1的数据，将对e+e-湮灭到XiXibar重子对末态进行研究并测量其玻恩截面和重子形状因子，同时在XiXibar末态寻找可能的共振结构或者类粲偶素态。

粲产生阈值以上能区隐藏着丰富的共振结构或者共振态，但对这些共振结构产生机制的理解一直以来都是强子物理领域的前沿课题。无粲超子对在此区域的产生信息将为我们进一步确认这些共振态的产生机制和内禀性质提供重要的实验信息。另外，近些年来，实验上在对重子对，尤其像核子对或者单奇异超子对ΛΛ-bar的近阈遍举玻恩截面和形状因子的研究中发现在靠近阈值的地方，产生截面不为零，与我们传统的认知存在着一定的差异。尽管理论上对阈值增强效应有各种各样的解释，但目前还没有统一的定论。本项目利用BESIII实验在2.64到4.60GeV质心能量区间采集的数据，完成了e+e->XiXi-bar和ΛΛ-bar过程的玻恩截面首次测量，通过拟合玻恩截面形状，对可能的粲偶素或者类粲偶素态进行了研究，首次给出了类粲偶素Y(4230)和Y(4260)衰变到XiXi-bar末态的分支比和Γee乘积的上限，发现了ψ(3770)衰变到ΛΛ-bar过程的证据，同时在质量1.82GeV处发现了一个新的Xi重子激发态。重要研究成果包括：1）首次测量了质心能量从2.64到4.6GeV区间e+e->XiXi-bar对的截面和有效形状因子；2）通过拟合e+e->XiXi-bar过程截面可形状，给出了类粲偶素Y(4230)和Y(4260)衰变到XiXi-bar态的分支比和Γee的上限，为理解类粲偶素Y(4230)和Y(4260)的性质提供了重要的实验依据；3）在e+e-->XiXi-bar过程发现了一个新的Xi重子激发态，测的质量和宽度与Xi(1820)一致；4） 获得了质心能量从2.64到4.6GeV区间正负电子对湮灭到Xi0Xi0-bar和Xi-Xi+bar重子对截面的比值，检验了同位旋守恒；5）首次测量了e+e-->Xi0Xi0-bar和Xi-Xi+bar过程近阈玻恩截面，为理解阈值产生机制提供了主要的实验信息；6） 首次测量了e+e-->ΛΛ-bar过程截面和共振态分析，首次发现了ψ(3770)衰变到ΛΛ-bar过程的证据，进一步完善了人们对于重子对产生机制的认识和理解。共发表高能物理实验文章13篇，包括1篇nature， 1篇PRL, 3篇PRD-Letter，1篇PRD-RC，1篇JHEP ,1篇PLB, 2篇PRD, 2篇Symmetry, 2篇会议文集。