[論文レビュー] First Physical Results from SND Detector at VEPP-2M

М. Н. Ачасов, Mine Gencel Bek+41 more|arXiv (Cornell University)|Oct 21, 1997

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、VEPP-2M e⁺e⁻衝突機における SND 検出器の最初の物理的結果を提示し、1995 年から 1997 年にかけて得られた 6.4 pb⁻¹ の統合全光度を用いて、稀な φ および η(550) メソンの崩壊を測定している。主な結果として、B(φ → ηγ) = (1.30 ± 0.06 ± 0.07)% の高精度な決定がなされるとともに、B(φ → π⁰π⁰γ) = (1.1 ± 0.2) × 10⁻⁴ や B(φ → f₀γ) = (4.7 ± 1.0) × 10⁻⁴ といった抑制された崩壊モードの新たな測定が得られた。

ABSTRACT

The paper describes experiments with the SND detector at VEPP-2M collider, carried out during the period from October 1995 until June 1997. The total integrated luminosity of 6.4 pb^{-1} was collected in the energy range 2E=0.4-1.4 GeV (MHAD97 experiment), corresponding to 4*10^5 mu^+ mu^- pairs produced. Preliminary results of the 1996 phi-meson experiment (FI96) are presented. The total number of phi-mesons produced is 4*10^6. New data on rare decays of phi and eta (550) mesons, in particular B(phi -> eta gamma) = (1.30+-0.06+-0.07)%, B(phi -> pi^0 pi^0 gamma) = (1.1+-0.2)*10^{-4}, (M_{pi^0 pi^0} > 800 MeV), B(phi -> f^0 gamma) = (4.7+-1.0)*10^{-4}, B(phi -> eta pi^0 gamma) = (1.3+-0.5)*10^{-4}, B(phi -> eta' gamma) < 1.7*10^{-4}, B(phi -> 2 pi^0 ) < 6*10^{-4} were obtained.

研究の動機と目的

• VEPP-2M e⁺e⁻衝突機における SND 検出器を用いて、φ メソンおよび η(550) メソンの稀な崩壊モードを測定すること。
• 特に光子放出を伴う崩壊を通じて、ベクトルおよびスカラー中間子の性質を調べること。
• 低エネルギー領域における量子色力学（QCD）およびちるパークトゥレーション理論（ChPT）の理論的予測を検証すること。
• φ → ηγ や φ → π⁰π⁰γ といった稀な崩壊の分岐比測定の精度を向上させること。
• Exotic または抑制された崩壊モード、特に φ → f₀γ や φ → η′γ の証拠を探索すること。

提案手法

• データは、√s = 0.4–1.4 GeV のエネルギー範囲で、VEPP-2M e⁺e⁻衝突機における SND 検出器を用いて収集され、統合全光度は 6.4 pb⁻¹ に相当する。
• 4 × 10⁵ 個の μ⁺μ⁻ 対の高統計的サンプルを用いて、φ メソン崩壊の最終状態のキャリブレーションおよび再構成が行われた。
• 追跡検出器および電磁量能計を用いて、光子および荷電粒子を同定することで、崩壊チャンネルを再構成した。
• 背景を抑制し信号純度を向上させるために、運動量フィットおよびイベント選別基準が適用された。
• 分岐比は、最終状態粒子のインヴァリアント質量分布に対する最尤フィットを用いて抽出された。
• 系統的不確実性は、選別基準を変更し、モンテカルロシミュレーションからのコントロールサンプルを用いて評価された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 稀な崩壊 φ → ηγ の分岐比は何か？ また、理論的予測と比較するとどうなるか？
• RQ2 φ → π⁰π⁰γ や φ → f₀γ といった抑制された放射性崩壊の分岐比は何か？
• RQ3 φ → η′γ の崩壊に証拠はあるか？ また、何らかの上限を設定できるか？
• RQ4 φ → 2π⁰ および φ → ηπ⁰γ の測定された分岐比は、ちる対称性の破れの予想と一致するか？
• RQ5 π⁰π⁰γ 最終状態の観測されたインヴァリアント質量分布は、スカラー中間子生成の文脈でどのような意味を持つのか？

主な発見

• 稀な崩壊 φ → ηγ の分岐比は (1.30 ± 0.06 ± 0.07)% として測定され、ちるパークトゥレーション理論の高精度な検証が可能となった。
• φ → π⁰π⁰γ の分岐比は、M(π⁰π⁰) > 800 MeV の場合に (1.1 ± 0.2) × 10⁻⁴ として測定され、このチャンネルに非ゼロの信号が存在することが示された。
• φ → f₀γ の分岐比は (4.7 ± 1.0) × 10⁻⁴ として決定され、f₀(980) がスカラー共鳴状態として解釈されることを支持した。
• φ → ηπ⁰γ の分岐比は (1.3 ± 0.5) × 10⁻⁴ として測定され、このような最終状態の理論的期待値と整合的であった。
• φ → η′γ の分岐比に対しては 1.7 × 10⁻⁴ の上限が設定され、有意な信号は観測されなかった。
• φ → 2π⁰ の分岐比に対しては 6 × 10⁻⁴ の上限が設定され、G-パリティ選択則による抑制と整合的であった。