[論文レビュー] \eta(1475) and f_1(1420) resonances in \gamma\gamma* collisions and J/\psi o\gamma( ho ho, \gamma ho^0, \gamma\phi) decays

N. N. Achasov, G. N. Shestakov|arXiv (Cornell University)|May 4, 2011

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions参考文献 1被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、1.35–1.55 GeVのエネルギー領域におけるγγ* → K̄Kπ反応のQ²依存性を説明するのに、f₁(1420)ではなくη(1475)共振状態が適切であると提案する。ベクトル支配モデル（VDM）とSU(3)対称性を用いて、ρρ、ωω、およびγρ⁰チャネルへの強い結合にもかかわらずη(1475)のγγ衰え幅が抑制されているというパラドックスを解消する。主な結果として、η(1475) → γρ⁰の幅は約1 MeVと推定され、実験データと整合的である。

ABSTRACT

The available data on the $Q^2$ dependence of the $\gamma\gamma*(Q^2) o K\bar K\pi$ reaction cross section in the energy region 1.35-1.55 GeV is explained by the $\eta(1475)$ resonance production in contrast to their conventional interpretation with the use of the $f_1(1420)$ resonance. It resolves theoretically the contradiction between the suppression of the $\eta(1475) o\gamma\gamma$ decay width and the strong couplings of the $\eta(1475)$ to the $ ho ho$, $\omega\omega$, and $\gamma ho^0$ channels. The experimental check of our explanation requires definition of the spin-parity of the resonance contributions, $R$, in $\gamma\gamma*(Q^2) o R o K\bar K\pi$ and in $J/\psi o\gammaR o\gamma\gamma( ho^0, \phi)$. This will help to solve difficulties accumulated in understanding properties of the $\eta(1475)$ state and its nearest partners.

研究の動機と目的

• η(1475)中間子がρρ、ωω、およびγρ⁰崩壊チャネルに強い結合を持つにもかかわらず、γγ崩壊幅が抑制されているという理論的パラドックスを解消すること。
• 1.35–1.55 GeV領域におけるγγ* → K̄Kπ断面積データの解釈を再評価し、従来のf₁(1420)への割り当てに疑問を呈すること。
• γγ* → R → K̄KπおよびJ/ψ → γR → γγρ⁰崩壊における励起状態のスピン・パリティの割り当てを明確にし、η(1475)/f₁(1420)スペクトルにおける曖昧さを解消すること。
• L3およびCLEO IIのη(1475) → γγの実験的制限と、強いハドロン的崩壊との間に矛盾がない理論的枠組みを提供すること。

提案手法

• ベクトル支配モデル（VDM）に加え、SU(3)および非タナット対称性を用いて、結合定数g_η(1475)γγとg_η(1475)γρの関係を導出する。
• 関係式g_η(1475)γγ = (e/f_ρ) g_η(1475)γρ × (1 + 1/9 + 2/9 H(x)) を用い、γγ幅をγρ⁰結合に依存する形に表現する。
• J/ψ → γη(1475) → γγρ⁰およびJ/ψ → γη(1475) → γK̄Kπの分岐比の比を用いて、η(1475) → γρ⁰幅を推定する。
• 理想混合（θ_ι = 35.3°）および極端な混合状態（θ_ι ≈ 85.5° または -82°）を想定し、パrameter空間を探索する。
• BESおよびPDGのJ/ψ分岐比データを用いて、幅の推定値を制約する。
• γγ* → R → K̄KπおよびJ/ψ → γR → γγρ⁰における励起状態のスピン・パリティの決定を実験的に行う提案を行う。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ρρ、ωω、およびγρ⁰チャネルへの強い結合にもかかわらず、なぜη(1475) → γγ崩壊幅が小さいのか？
• RQ2 1.35–1.55 GeV領域におけるγγ* → K̄Kπ断面積のQ²依存性は、f₁(1420)ではなくη(1475)生成によって説明可能か？
• RQ3 γγ* → R → K̄KπおよびJ/ψ → γR → γγρ⁰崩壊における励起状態の正しいスピン・パリティは何か？
• RQ4 η(1475) → γγ幅が抑制されているのに対し、ハドロン的崩壊幅が大きいという矛盾は、どのように理論的に解消できるか？
• RQ5 η(1475)とf₁(1420)の寄与を明確に区別するためには、どのような実験的測定が必要か？

主な発見

• η(1475) → γρ⁰崩壊幅は約1 MeVと推定され、歴史的推定値および実験データと整合的である。
• VDMおよびSU(3)対称性により、η(1475) → γγ幅の抑制が説明可能であり、H(x)の値がg_η(1475)γγ結合定数を小さくする要因となる。
• L3協会のΓ(η(1475) → γγ) × B(η(1475) → K̄Kπ) = 0.23 ± 0.05 keVという測定値は、理論的枠組みと整合的である。
• CLEO IIの90%信頼区間における上限0.089 keVは、世界平均幅を考慮すればL3の結果と両立可能である。
• 本論文は、1.35–1.55 GeV領域における観測されたγγ* → K̄Kπデータが、f₁(1420)よりもη(1475)励起状態の生成によってよりよく説明されると主張する。
• 著者らは、γγ* → R → K̄KπおよびJ/ψ → γR → γγρ⁰におけるスピン・パリティの実験的決定が、η(1475)とf₁(1420)の曖昧さを解消するために不可欠であると提言する。