[論文レビュー] Explanation for Y(4140) and X(3915)

D.V. Bugg|arXiv (Cornell University)|Mar 28, 2011

Nuclear physics research studies被引用数 3

ひとこと要約

論文は、ループ図における仮想パイオンを介する2段階の崩壊機構を通じて、Y(4140) および X(3915) が動的に生成された状態であると提案している。これにより、質量および幅が説明され、Y(4140) の JPC = 1++ が予測され、B+ の崩壊における観測された分岐比は、約 10^4 倍の強化された崩壊率によって説明される。これは分子共鳴状態形成に類似している。

ABSTRACT

The Y(4140) observed by CDF appears to have a novel explanation. Its mass and width coincide within experimental error with a two-step process. In the first step, Y(4140) -> D_sbar + pi + D_s where the pion is virtual. A loop diagram involving this virtual pion allows Y(4140) de-excitation to J/psi + phi. Its predicted spin-parity is JPC = 1++. The same mechanism for Dbar-D^* configurations predicts a similar structure at 3911-3918 MeV, consistent with the peak at 3915 +- 3 MeV observed in omega J/psi by Babar and Belle. Relative branching ratios observed for B+ -> phi J/psi K+ and B+ -> omega J/psi K+ require that this mechanism accelerates decays of Y(4140) by a factor ~ 10^4 compared with isospin-violating decays via Y(4140) -> D_sbar + D^*_s. Similar processes are well known in molecular chemistry.

研究の動機と目的

• CDF が観測した Y(4140) の予期しない質量および幅（実験誤差内）を説明すること。
• Babar および Belle がオメガ J/psi 最終状態で観測した 3915 ± 3 MeV の X(3915) ピークを説明すること。
• B+ → φ J/ψ K+ および B+ → ω J/ψ K+ の崩壊における大きな相対的分岐比を説明すること。
• charmonium-様状態に対して、分子化学に類似した動的メカニズムを提案すること。

提案手法

• Y(4140) を 2 段階崩壊としてモデル化：Y(4140) → D̄_s + π + D_s で仮想パイオンを含む。
• 仮想パイオンを介するループ図を用い、J/ψ + φ 最終状態への脱励起を媒介する。
• D̄-D* 状態に同様のメカニズムを適用し、3911–3918 MeV の近傍に共鳴状態を予測する。
• アイソスピン破れ崩壊と比較して、ループ機構による分岐比の増幅を計算する。
• 分子化学からの類似性を用いて、このような動的に生成された状態の妥当性を正当化する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 なぜ Y(4140) は仮想パイオンを含む 2 段階崩壊過程と整合する質量および幅を持つのか？
• RQ2 観測された 3915 ± 3 MeV の X(3915) ピークは、同じ動的メカニズムでどのように説明できるか？
• RQ3 B+ → φ J/ψ K+ の分岐比が B+ → ω J/ψ K+ よりも著しく大きいのは何によるのか？
• RQ4 同じメカニズムが、Y(4140) および X(3915) を統一的な枠組みで説明できるか？

主な発見

• 仮想パイオンを含むループ機構に基づき、Y(4140) の予測スピン・パリティは JPC = 1++ である。
• 同じメカニズムにより、3911–3918 MeV の共鳴状態が生成され、オメガ J/ψ 最終状態で観測された X(3915) ピークと整合する。
• ループ機構により、アイソスピン破れ崩壊（D̄_s + D*_s によるもの）と比較して、Y(4140) の崩壊率が約 10^4 倍増幅される。
• B+ の崩壊における観測された相対的分岐比は、ループ誘導崩壊経路の優位性によって説明される。