[論文レビュー] Analysis of J / ψ π + π − and D 0 D ¯ 0 π 0 decays of the X ( 3872 )

Eric Braaten, J. Stapleton|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2010

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 28

ひとこと要約

本稿は、BABARおよびBelleのX(3872)共鳴のJ/ψπ⁺π⁻およびD⁰D̄⁰π⁰崩壊モードにおけるデータを再分析し、共鳴パラメータの定義に影響を与えるユニバーサルS波しきい値効果を考慮する。X(3872)の質量がD*⁰D⁰しきい値以下にあることが判明し、これは非常に弱く結合したcharm中間子分子としての同定を支持する。

ABSTRACT

We analyze recent data from the BABAR and Belle Collaborations on the X(3872) resonance in the J/{psi}{pi}{sup +{pi}-} and D{sup 0}D{sup 0{pi}0} decay channels, taking careful account of the universal features of an S-wave threshold resonance. Because the line shapes for such a resonance are not integrable functions of the energy, the resonance parameters depend on the prescriptions used to define them. In recent experimental analyses of the D{sup 0}D{sup 0{pi}0} channel, an event near the D*{sup 0}D{sup 0} threshold was assumed to come from D*{sup 0}D{sup 0} or D{sup 0}D*{sup 0} and was therefore assigned an energy above the threshold. Taking this effect into account, our analysis of the D{sup 0}D{sup 0{pi}0} data gives a mass for the X(3872) that is below the D*{sup 0}D{sup 0} threshold. Our analyses in both the J/{psi}{pi}{sup +{pi}-} and D{sup 0}D{sup 0{pi}0} channels are consistent with the identification of the X(3872) as an extremely weakly bound charm meson molecule.

研究の動機と目的

• S波しきい値効果を丁寧に取り扱った上で、J/ψπ⁺π⁻およびD⁰D̄⁰π⁰崩壊モードにおけるX(3872)共鳴パラメータの再評価を行う。
• しきい値付近での非可積分な線形形状が原因で生じる共鳴パラメータ定義の曖昧さに対処する。
• D⁰D̄⁰π⁰崩壊においてD*⁰D⁰しきい値付近のイベントを再評価し、エネルギー割り当てバイアスを是正する。
• 一貫したしきい値力学の分析を通じて、X(3872)が弱く結合したcharm中間子分子であるという仮説を検証する。

提案手法

• S波しきい値共鳴のユニバーサル有効場理論を適用し、両方の崩壊モードにおける線形形状をモデル化する。
• しきい値付近での2体最終状態相互作用を非摂動的に取り扱い、共鳴パラメータを一貫して定義する。
• D⁰D̄⁰π⁰モードにおける実験的イベント選別を再検討し、D*⁰D⁰しきい値付近の状態のエネルギー割り当てを是正して質量の過大評価を回避する。
• J/ψπ⁺π⁻およびD⁰D̄⁰π⁰の不変質量スペクトルを同時にフィットし、しきい値のくびれとユニタリティ効果を組み込む。
• 有効場理論からのモデルに依存しない制約を課し、ユニバーサルな低エネルギー行動と整合性を保つ。
• 異なる共鳴パラメータ定義の下での結果を比較し、抽出された質量の感度と頑健性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ユニバーサルS波しきい値効果は、X(3872)の共鳴パラメータ抽出にどのように影響するか？
• RQ2 D⁰D̄⁰π⁰モードにおけるしきい値エネルギー割り当てバイアスを是正した場合、X(3872)の真の質量は何か？
• RQ3 X(3872)の質量がD*⁰D⁰しきい値未満である場合、これは弱く結合したcharm中間子分子としての解釈と整合的か？
• RQ4 統一された有効場理論フレームワーク下で、J/ψπ⁺π⁻およびD⁰D̄⁰π⁰崩壊における線形形状はどのように比較できるか？
• RQ5 非可積分な共鳴線形形状は、実験的共鳴パラメータ測定の信頼性にどのような影響を及えるか？

主な発見

• D⁰D̄⁰π⁰崩壊モードにおけるエネルギー割り当てバイアスを是正した結果、X(3872)の質量がD*⁰D⁰しきい値未満にあることが判明した。
• しきい値付近での非可積分な線形形状のため、共鳴パラメータは定義に大きく依存するため、一貫した理論的枠組みの導入が不可欠である。
• J/ψπ⁺π⁻モードの分析から、しきい値のくびれとS波最終状態相互作用に一致する線形形状の特徴が観測された。
• D⁰D̄⁰π⁰データを適切なしきい値処理で再解釈した結果、しきい値を超える共鳴の必要性はなくなり、束縛状態解釈が支持された。
• 両方の崩壊モードが有効場理論フレームワークで一貫した結果を示し、X(3872)が弱く結合したcharm中間子分子であるという主張を強化した。
• D*⁰D⁰しきい値付近に観測されたイベントは、真のしきい値上位の状態ではなく、しきい値のくびれまたはしきい値未満の低エネルギー共鳴としてより適切に説明できる。