[論文レビュー] Comment on "e+ e- annhilation into J/psi J/psi"

Belle Collaboration, Ken Abe|ArXiv.org|Jun 5, 2003

Algorithms and Data Compression被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、観測された $e^+e^-$ 連鎖反応 $J/\psi\eta_c$ が、測定された断面積を押し上げる可能性のある $J/\psi J/\psi$ イベントによって汚染されているかどうかを調査している。101.8 fb$^{-1}$ のBelleデータを用いて、逆運動量質量解析を実施し、$J/\psi J/\psi$ 生産に対して90%信頼水準で0.008 pbのきつい上限を設定した。これにより、非相対論的QCD予測との乖離の原因としての汚染は排除された。

ABSTRACT

Using a data sample of 101.8 fb collected by the Belle detector at the KEKB asymmetric energy e+ e- collider, we confirm our published observation of e+ e- -> J/psi eta_c and find no evidence for the process e+ e- -> J/psi J/psi. The latter process was suggested as means to explain the large discrepancy between the published Belle result and theoretical predictions.

研究の動機と目的

• 観測された $e^+e^- \to J/\psi\eta_c$ シグナルが、誤識別された $J/\psi J/\psi$ イベントによって説明可能かどうかを検証すること。
• 非相対論的QCD予測との乖離を説明する可能性があると提唱された、2つの仮想光子を介した $J/\psi J/\psi$ 生産の寄与を評価すること。
• より大きなデータサンプルを用いて $J/\psi\eta_c$ シグナルを独立に確認し、逆運動量質量スケールのずれによる系統的バイアスを排除すること。
• 感度を最小限に抑える検出効率の仮定を用いて、$J/\psi J/\psi$ 断面積に対して保守的な上限を設定すること。

提案手法

• 101.8 fb$^{-1}$ のBelleデータを用いた $e^+e^- \to J/\psi X$ イベントの逆運動量質量スペクトル解析。
• チャーモニウム状態、$\eta_c$、$\chi_{c0}$、$\chi_{c1}$、$\chi_{c2}$、$\psi(2S)$、$\eta_c(2S)$ の信号線形のモデル化にモンテカルロシミュレーションを用いた。
• 開いたcharm閾値未満の逆運動量質量領域（$M_{\text{recoil}} < 3.7$ GeV/$c^2$）で、背景を2次多項式関数でパラメータ化した。
• $\eta_c$、$\chi_{c0}$、$\eta_c(2S)$ の質量位置を自由パラメータとして扱い、他の状態は名目値に固定した。
• $J/\psi$、$\chi_{c1}$、$\chi_{c2}$、$\psi(2S)$ の生成断面積を0または90%信頼水準の上限に制約することで、保守的な上限を設定した。
• 逆運動量スケールの校正と検証のため、$\psi(2S) \to J/\psi \pi^+\pi^-$ 衰えに起因する系を用いて系統的チェックを実施した。その結果、スケールのずれは3 MeV/$c^2$未満であった。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 観測された $e^+e^- \to J/\psi\eta_c$ シグナルが、$J/\psi J/\psi$ イベントによって顕著に汚染されている可能性はあるか？
• RQ2 $J/\psi J/\psi$ 生産率が、Belleの測定値とNRQCD予測との乖離を説明するのに十分な大きさか？
• RQ3 逆運動量質量再構築における運動量スケールバイアスが、$\eta_c$ ピークの位置や幅に影響を及えるか？
• RQ4 90%信頼水準における $e^+e^- \to J/\psi J/\psi$ の断面積の上限は何か？
• RQ5 より大きなデータサンプルと改善された系統的制御を用いて、$J\psi\eta_c$ シグナルを独立に確認できるか？

主な発見

• $\eta_c$ シグナルは175 $\pm$ 23 事象のyieldで確認され、質量は2.972 $\pm$ 0.007 GeV/$c^2$ であった。
• $\chi_{c0}$ 状態は61 $\pm$ 21 事象のyieldで観測され、質量は3.409 $\pm$ 0.010 GeV/$c^2$ であった。
• $\eta_c(2S)$ 状態は107 $\pm$ 24 事象のyieldで観測され、質量は3.630 $\pm$ 0.008 GeV/$c^2$ であった。
• $J/\psi$ の生成断面積は $-9 \pm 17$ であったが、これは0に一致しており、$J/\psi J/\psi$ の寄与は顕著でないことが示された。
• $\sigma(e^+e^- \to J/\psi J/\psi) \times \mathcal{B}(J/\psi \to \text{>2 charged})$ に対して90%信頼水準で0.008 pb未満の上限が設定された。
• 逆運動量質量スケールのずれは顕著ではなく、3 MeV/$c^2$ 未満であったため、質量再構築の正確性が裏付けられた。