[論文レビュー] Further evidence for N(1900)P_{13} from photoproduction of hyperons

V. A. Nikonov, A. V. Anisovich+3 more|arXiv (Cornell University)|Jul 24, 2007

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、ハイパーロンの光生成反応（$\gamma p \to \Lambda K^+, \Sigma^0 K^+$）における新しいCLASデータを用いて、$N(1900)P_{13}$ レゾナントのさらなる証拠を提示する。複数の光誘起およびパイオン誘起反応の解析から、二つの解のクラスが得られ、両者とも、$(1915 \pm 50) - i(90 \pm 25)$ MeV の極位置を持つ $N(1900)P_{13}$ を必要としており、対称的三クォーク模型によって予測されるが、二クォーク-クォーク模型では予測されない2スターのレゾナントとしての存在が確認される。

ABSTRACT

We report further evidence for $N(1900)P_{13}$ from an analysis of a large variety of photo- and pion-induced reactions, in particular from the new CLAS measurements of double polarization observables for photoproduction of hyperons. The data are consistent with two classes of solutions both requiring contributions from $N(1900)P_{13}$ but giving different $N(1900)P_{13}$ pole positions. $(M-iΓ/2) = (1915\pm50)-i(90\pm25)$ MeV covers both solutions. The small elasticity of 10% or less explains why it was difficult to observe the state in $πN$ elastic scattering. $N(1900)P_{13}$ is a 2-star resonance which is predicted by symmetric three-quark models. In diquark-quark models, the existence of the state is not expected.

研究の動機と目的

• 対称的三クォーク模型によって予測されるが、二クォーク-クォーク模型によっては予測されない$N(1900)P_{13}$レゾナントの独立的確認を目的とする。
• $\pi N$散乱における低エネルギー吸収率（約10％）のため、実験的に観測が困難な状態を解消することを目的とする。
• $\gamma p \to \Lambda K^+$および$\gamma p \to \Sigma^0 K^+$におけるスピン転送係数$C_x$および$C_z$の新しいCLAS測定を解析し、レゾナント性質を制約することを目的とする。
• 従来のフィットで取り入れられていない追加の$P_{13}$レゾナントを含めることで、広範な光誘起およびパイオン誘起反応の記述を改善することを目的とする。
• 複数の反応チャンネルを用いたカップルドチャンネル解析を通じて、$N(1900)P_{13}$の極位置、分岐比、ヘリシティカップリングを決定することを目的とする。

提案手法

• 光生成反応のデータ、特にCLASによる微分断面積および二重極化観測量$C_x$および$C_z$を用いたカップルドチャンネル解析を実施する。
• ビーム、標的におよび反跳の非対称性を含む、広範な光誘起およびパイオン誘起反応データセットを統合する。
• S行列からの留数を用いてT行列の留数から極位置を抽出し、極位置におけるヘリシティ振幅および位相を計算する。
• 二つの解のクラスが得られ、それぞれ$1870 \pm 15$ MeVおよび$1960 \pm 15$ MeVの質量を持つ$P_{13}$レゾナントを必要としている。
• レゾナントの性質はデータへのフィットによって制約され、最終的な質量および幅は$M = 1915 \pm 50$ MeVおよび$\Gamma = 180 \pm 40$ MeVとして報告され、両解のクラスをカバーする。
• 分岐比およびヘリシティカップリングは、$\pi N$、$\eta N$、$K\Lambda$、$K\Sigma$、および$D_{13}(1520)\pi$の崩壊モードについて計算された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 新しいCLASデータによる二重極化観測量は、$N(1900)P_{13}$レゾナントの存在に関するさらなる証拠を提供するか？
• RQ2 観測されたデータは、過去のフィットで含まれていなかった追加の$P_{13}$レゾナントを含めることで一貫して記述可能か？
• RQ3 $N(1900)P_{13}$レゾナントの極位置、幅、分岐比は何か？ また、PDGのリストと比較するとどうなるか？
• RQ4 $N(1900)P_{13}$レゾナントはなぜ$\pi N$弾性散乱で観測が難しいのか？ 低エネルギー吸収率が検出に与える影響は？
• RQ5 $N(1900)P_{13}$レゾナントは、対称的三クォーク模型と二クォーク-クォーク模型のどちらとより整合性があるか？

主な発見

• 解析から二つの解のクラスが得られ、それぞれ$1870 \pm 15$ MeVおよび$1960 \pm 15$ MeVの極位置を持つ$P_{13}$レゾナントを必要としている。
• レゾナントの質量および幅は$M = 1915 \pm 50$ MeVおよび$\Gamma = 180 \pm 40$ MeVとして決定され、両解のクラスをカバーする。
• 弾性幅は10％以下と推定され、$\pi N$弾性散乱におけるこの状態の観測困難さを説明する。
• $\Lambda K^+$および$\Sigma K^+$への分岐比は5–15％であり、PDGの$\Lambda K^+$分岐比$2.4 \pm 0.3$％と整合的である。
• このレゾナントは、二クォーク-クォーク模型では説明されにくく、対称的三クォーク模型によって予測される。
• 一つの解においてヘリシティカップリング$A_{1/2}$および$A_{3/2}$は小さく負であり、$\pi N$チャンネルへの弱い結合を示している。