[论文解读] Number of $ m J/ψ$ events at BESIII

BESIII Collaboration|Publication Server of Goethe University Frankfurt am Main (Goethe University Frankfurt)|Nov 15, 2021

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 4

一句话总结

本文通过使用包含性J/ψ衰变，精确测定BESIII探测器收集的J/ψ事例数。该分析对2009年、2012年以及2017–2019年的数据进行了重新校准，分别得到J/ψ事例总数为(224.0 ± 1.3)×10⁶、(1088.5 ± 4.4)×10⁶和(8774.0 ± 39.4)×10⁶，所有运行的J/ψ事例总数确定为(10087 ± 44)×10⁶，其中系统不确定度占主导地位。

ABSTRACT

Using inclusive decays of the $ m J/ψ$, a precise determination of the number of $ m J/ψ$ events collected with the BESIII detector is performed. For the two data sets taken in 2009 and 2012, the numbers of $ m J/ψ$ events are recalculated to be $(224.0 \pm 1.3) imes10^6$ and $(1088.5 \pm 4.4) imes10^6$ respectively, which are in good agreement with the previous measurements. For the $ m J/ψ$ sample taken in 2017--2019, the number of events is determined to be $(8774.0 \pm 39.4) imes10^{6}$. The total number of $ m J/ψ$ events collected with the BESIII detector is determined to be $(10087 \pm 44) imes10^{6}$, where the uncertainty is dominated by systematic effects and the statistical uncertainty is negligible.

研究动机与目标

• 通过使用包含性J/ψ衰变测量，提高BESIII探测器收集的J/ψ事例数的精度。
• 对2009年和2012年数据中先前报告的J/ψ事例数进行重新评估，采用更完善的系统不确定度处理方法。
• 利用包含性衰变技术，以更高的精度确定2017–2019年数据运行中的J/ψ事例数。
• 将所有数据样本合并为一个总事例数，并建立全面的不确定度预算，其中系统效应占主导。
• 在保持与先前测量一致的同时，降低统计不确定度并优化系统误差贡献。

提出的方法

• 通过测量J/ψ峰区的产额，利用J/ψ的包含性衰变重建总J/ψ事例数。
• 在√s = 3.08 GeV处使用连续谱数据样本，估算并减去非共振过程带来的背景贡献。
• 基于蒙特卡罗（MC）模拟应用校正因子，以补偿探测效率，并通过重加权使模拟结果匹配数据驱动的轨迹多重性分布。
• 通过比较数据与MC样本，对追踪效率、背景估算、随机触发混合以及软π介子选择效率进行系统不确定度评估。
• 将独立的系统不确定度按平方和开方合并，共同的不确定度按线性方式合并，以推导最终事例数的总不确定度。
• 使用公式N_J/ψ = N_data / (ε × BR)，其中效率ε由MC推导，分支比BR假设已知，N_data为J/ψ峰区观测到的产额。

实验结果

研究问题

• RQ1 利用包含性衰变重建方法，BESIII在2017–2019年数据运行中精确测定的J/ψ事例数是多少？
• RQ2 在不同数据采集周期（2009年、2012年、2017–2019年）中，J/ψ事例数的系统不确定度如何变化？
• RQ3 背景估算、追踪效率和软π介子选择对最终J/ψ事例数的影响程度如何？
• RQ4 与先前测量相比，新确定的总J/ψ事例数在精度和一致性方面有何改进？
• RQ5 最终J/ψ事例数的主要不确定度来源是什么？该不确定度如何在不同数据样本间传播？

主要发现

• 2017–2019年数据中J/ψ事例数确定为(8774.0 ± 39.4)×10⁶，统计不确定度可忽略，系统不确定度占主导。
• 2012年数据样本得到(1088.5 ± 4.4)×10⁶个J/ψ事例，相比先前测量精度有所提升。
• 2009年数据样本重新计算为(224.0 ± 1.3)×10⁶个J/ψ事例，与早期结果一致，但精度更高。
• BESIII在所有运行中收集的J/ψ事例总数为(10087 ± 44)×10⁶，总不确定度主要由系统效应主导。
• 2017–2019年样本的系统不确定度为0.45%，主要来自软π介子选择效率（0.40%）和MC模型不确定度（0.18%）。
• 2009年样本的不确定度最大，达0.56%，主要源于追踪效率（0.31%）和MC模型不确定度（0.27%）。