Tau 衰变和谱函数.ppt

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1、2021/7/27BESIII物理分析讲习班12021/7/27BESIII物理分析讲习班1Tau衰变和谱函数陈少敏清华大学工程物理系2021/7/27BESIII物理分析讲习班22021/7/27BESIII物理分析讲习班2主要内容Tau的产生与衰变Tau对的产生截面与实验的拓扑特征弱作用W耦合纯轻子衰变、轻子普适性含强子末态衰变与微扰QCD预言Tau衰变的强子谱函数非奇异与奇异强子谱函数矢量流、轴矢流与守恒的矢量流强作用耦合常数、奇异夸克质量和VusBESIII上的TAU物理研究展望2021/7/27BESI

2、II物理分析讲习班32021/7/27BESIII物理分析讲习班3标准模型标准模型2021/7/27BESIII物理分析讲习班42021/7/27BESIII物理分析讲习班4基本粒子、轻子家族与Tau2021/7/27BESIII物理分析讲习班52021/7/27BESIII物理分析讲习班5轻子衰变中的守恒定律能动量守恒角动量守恒总电荷守恒轻子数守恒…宇称不守恒实验寻找“禁止”过程存在的证据是探索新物理的一种方式。表明过程既可包含矢量流（V)也可以包含轴矢量流（A）。2021/7/27BESIII物理分析讲习班6

3、2021/7/27BESIII物理分析讲习班6关于Tau轻子的历史回顾美国华裔物理学家蔡永赐(TsaiY.S.)在1971发表了论文“DecayCorrelationofHeavyLeptonsine+e-l+l-”,PR,D4:2821,1971。在Tau还没有发现前，就计算了其衰变所应具有的各种属性。史坦福大学物理学家MartinPerl领导的实验小组在1975发现了Tau,“EvidenceforAnomalousLeptonProductionine+-e-Annihilation”,PRL,V35,1

4、489,1975，衰变规律符合蔡先生的预言。并于1995年获诺贝尔物理学奖。2021/7/27BESIII物理分析讲习班72021/7/27BESIII物理分析讲习班7Tau衰变的经典理论文章衰变属性：Y.S.Tsai，“DecayCorrelationofHeavyLeptonsine+e-l+l-”，PR，D4:2821，1971。R值预言：E.Braaten，“QCDPredictionsfortheDecayoftheTauLepton”，PRL，60：1602，1988从Tau衰变中提取强作用耦合常数

5、与奇异夸克质量：E.Braatenetal，”QCDAnalysisoftheTauHadronicWidth”，NP，B373：581，1992A.Pich，“TauPhysics：TheoryOverview”，arXiv：0806.2793，2008M.Davieretal，“ThePhysicsofHadronicTauDecays”，RMP，78：1043，20062021/7/27BESIII物理分析讲习班82021/7/27BESIII物理分析讲习班8e+e-对撞机的Tau对产生截面在Tau-Cha

6、rm能区，具有最大的产生截面，其次是在Z0共振峰上。2021/7/27BESIII物理分析讲习班92021/7/27BESIII物理分析讲习班9高能Tau对事例的实验特征Ecm91GeV粒子数之积乘上最大张角之和。Z.Phys.C70:579-608,19962021/7/27BESIII物理分析讲习班102021/7/27BESIII物理分析讲习班10中能Tau对事例的实验特征Ecm=10.6GeVPhys.Rev.Lett.75:3809-3813,1995Tau对之间任意粒子的夹角均大于90°。2021/

7、7/27BESIII物理分析讲习班112021/7/27BESIII物理分析讲习班11低能Tau对事例的实验特征由于Tau的速度很慢，因此末态粒子没有明显的拓扑特征！2021/7/27BESIII物理分析讲习班12近阈Tau对的事例特征由于Tau的速度几乎为零，因此半轻子衰变模式的带电强子具有单能的特征由于Tau的速度几乎为零，没有洛伦兹提速，因此，研究Tau纯轻子衰变的米歇尔能谱还具有灵敏度高的优势。实验上已获取的Tau对事例2021/7/27BESIII物理分析讲习班13实验Tau对事例CLEO（～10GeV

8、）～107ARGUS（～10GeV）～106BES，BESII（～4GeV）～105ALEPH，DELPHI，L3，OPAL，SLD（Z0peak）～105B-Factory（～10GeV）～1082021/7/27BESIII物理分析讲习班142021/7/27BESIII物理分析讲习班14Tau衰变中的弱作用W耦合弱作用低能有效理论W耦合到轻子对W耦合到夸克对2021