[論文レビュー] Asymmetries in the production of lambda zero, cascade minus, and omega minus hyperons in 500 GeV/c pi minus-Nucleon Interactions

E. M. Aitala|ArXiv.org|Sep 6, 2000

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 10

ひとこと要約

本研究では、フェルミラブのE791実験で500 GeV/cのπ⁻-核子衝突において、Λ⁰、Ξ⁻、Ω⁻ハイパーメソンの粒子-反粒子生成非対称性について、これまでで最も高精度な測定を実施した。大規模なデータサンプルと高精度なトラッキングを用いて、x_F = 0でも顕著な非対称性が観測された。特に標的断片化領域（x_F < 0）では、価価クォークの内容と再結合ダイナミクスによって駆動される先行粒子効果の強い証拠が得られた。

ABSTRACT

Using data from Fermilab fixed-target experiment E791, we have measured particle-antiparticle production asymmetries for lambda zero, cascade minus, and omega minus hyperons in pi minus-nucleon interactions at 500 GeV/c. The asymmetries are measured as functions of Feynman-x (x_F) and pt^2 over the ranges of -0.12 GE x_F LE 0.12 and 0 GE pt^2 LE 4 (GeV/c)^2. We find substantial asymmetries, even at x_F = 0. We also observe leading-particle- type asymmetries which qualitatively agree with theoretical predictions.

研究の動機と目的

• 高エネルギーのπ⁻-核子衝突におけるΛ⁰、Ξ⁻、Ω⁻ハイパーメソンの粒子-反粒子生成非対称性を測定すること。
• 固定標的エネルギーにおける奇素性生成における先行粒子効果およびクォーク再結合の役割を調査すること。
• ハイパーメソン-反ハイパーメソン生成非対称性に及ぼす非摂動的QCD効果の理論的モデルを検証すること。
• 中央領域（|x_F| ≤ 0.12）における非対称性のフェインマン-x（x_F）および横運動量二乗（p_T²）依存性を調べること。
• バリオン-反バリオン生成における関連するケイオン生成およびエネルギー閾値の寄与を評価すること。

提案手法

• データは、フェルミラブのE791固定標的スペクトロメータを用いて収集され、500 GeV/cのπ⁻ビームが薄い箔（プラチナおよびダイヤモンド）および核子標的に入射した。
• 大スルーレイ、2磁石スペクトロメータを備えた装置で、マルチワイヤープロポーショナルチェンバー（MWPC）、シリコンマイクロストリップ検出器（SMD）、ドリフトチェンバー、およびカリメータを用いて粒子同定およびトラッキングが行われた。
• 横断的エネルギーのトリガーを備えた高速データ取得システムにより、約2×10¹⁰件のイベントが記録され、ハイパーメソンの崩壊を高統計で分析可能となった。
• ハイパーメソンは、精密な頂点および運動量再構築を用いて崩壊頂点（例：Λ⁰ → pπ⁻、Ξ⁻ → Λ⁰π⁻、Ω⁻ → Ξ⁰K⁻）から再構成された。
• 非対称性は、-0.12 ≤ x_F ≤ 0.12および0 ≤ p_T² ≤ 4 (GeV/c)²の範囲でx_Fおよびp_T²の関数として測定された。
• 特に中央領域において顕著な影響を及ぼすビームケイオンの汚染および検出器効果を補正するため、系統的補正が施された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 500 GeV/cのπ⁻-核子衝突におけるΛ⁰–Λ̄⁰生成非対称性の大きさとx_F依存性は何か？
• RQ2 Ξ⁻–Ξ⁺およびΩ⁻–Ω⁺生成の非対称性はどのように比較されるか？また、それらは先行粒子効果をどのように明らかにするか？
• RQ3 x_F = 0近辺の非対称性に、エネルギー閾値および関連するケイオン生成がどの程度寄与しているか？
• RQ4 測定された非対称性は、Pythia/Jetsetモデルおよびクォーク再結合モデルの予測とどのように一致するか？
• RQ5 中央x_F領域における非対称性と横運動量（p_T²）との相関は、観測されているか？

主な発見

• x_F = 0でも顕著な粒子-反粒子生成非対称性が観測され、Λ⁰およびΞ⁻の非対称性は0.08から0.18の範囲に達した。
• Λ⁰–Λ̄⁰非対称性はx_F < 0（標的断片化領域）で急激に上昇し、標的核子と共有する価価クォークに起因する先行粒子効果と整合的であった。
• Ξ⁻–Ξ⁺非対称性は、前方および後方領域の両方で|x_F|の増加に伴い増加し、Ξ⁻はビーム（π⁻）および標的（p, n）の両方と1つの価価クォークを共有するが、Ξ⁺は共有しないことから生じる。
• Ω⁻–Ω⁺非対称性はx_Fにほぼ一定であり、ビームまたは標的に価価クォークの重なりがないことと整合的であったが、わずかな正の非対称性が観測された。
• Λ⁰およびΞ⁻非対称性曲線はx_F ≈ 0.02で交差し、より大きな正のx_F領域ではΞ⁻非対称性がΛ⁰を著しく上回った。
• Pythia/Jetsetモデルは、x_F = 0近辺の観測された非対称性を再現できず、現在のモデルでは不十分に扱われている先行粒子効果およびクォーク再結合の寄与が、より重要であることが示唆された。