$J/\psi \rightarrow P l^+l^-$ 电磁跃迁过程研究及暗光子探测

我们研究了 $J/\psi \rightarrow P l^+l^-$（$P= \pi^0$、$\eta$ 或 $\eta^\prime$）的电磁 Dalitz 衰变模式。在这些衰变中，轻子对由具有不变质量 $m_{l^+l^-}$ 的中间虚光子通过内转换产生。对 $l^+l^-$ 有效质量谱的研究将有助于理解动态跃迁形状因子 $F_{J/\psi P}(q^2)$（$q^2 = m^2_{l^+l^-}$），该因子表征了 $J/\psi$ 衰变到赝标量介子时在顶点处产生的电磁结构。我们还讨论了在这些过程 $J/\psi \rightarrow PU$（$U\rightarrow l^+l^-$）中 GeV 尺度矢量 $U$ 玻色子的直接产生。该玻色子负责传递一种新的 $U(1)_d$ 相互作用，正如近期在弱相互作用大质量粒子暗物质的研究中所探讨的那样。本文首先使用标准的极点近似来估计形状因子，从而计算标准模型中 $J/\psi \rightarrow P l^+l^-$ 的衰变率。随后估计了暗光子的搜索范围。我们建议利用 BESIII 实验中海量的 $J/\psi$ 数据集，通过这些 Dalitz 衰变来寻找轻质量的 $U$ 玻色子。