[論文レビュー] Measurement of the branching fractions for J/{psi}{yields}{gamma}{pi}{sup 0}, {gamma}{eta} and {gamma}{eta}{sup '}

F. De Mori, J. Z. Bai+172 more|arXiv (Cornell University)|Mar 1, 2006

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 14

ひとこと要約

本研究では、BEPCのBESII検出器が収集した5800万件のJ/ψイベントを用いて、J/ψが光子と準素粒子メソンの最終状態に崩壊する分岐率を測定した。主な結果として、Br(J/ψ → γπ⁰) = (3.13⁻⁰.⁴⁷⁺⁰.⁶⁵)×10⁻⁵、Br(J/ψ → γη) = (11.23±0.89)×10⁻⁴、Br(J/ψ → γη′) = (5.55±0.44)×10⁻³が得られ、部分幅比γ(γη′)/γ(γη) = 4.94±0.40およびη–η′混合角が決定された。

ABSTRACT

The decay modes J/{psi}{yields}{gamma}{pi}{sup 0}, {gamma}{eta} and {gamma}{eta}{sup '} are analyzed using a data sample of 58x10{sup 6} J/{psi} decays collected with the BESII detector at the BEPC. The branching fractions are determined to be: Br(J/{psi}{yields}{gamma}{pi}{sup 0})=(3.13{sub -0.47}{sup +0.65})x10{sup -5}, Br(J/{psi}{yields}{gamma}{eta})=(11.23{+-}0.89)x10{sup -4}, and Br(J/{psi}{yields}{gamma}{eta}{sup '})=(5.55{+-}0.44)x10{sup -3}, where the errors are combined statistical and systematic errors. The ratio of partial widths {gamma}(J/{psi}{yields}{gamma}{eta}{sup '})/{gamma}(J/{psi}{yields}{gamma}{eta}) is measured to be 4.94{+-}0.40, and the singlet-octet pseudoscalar mixing angle of {eta}-{eta}{sup '} system is determined.

研究の動機と目的

• J/ψが光子と準素粒子メソン（π⁰、η、η′）を含む最終状態に崩壊する分岐率を正確に測定すること。
• 理論的予測の放射性崩壊に関する検証のために、J/ψ → γη′とJ/ψ → γηの部分幅比を決定すること。
• クォーク模型における理論的関係を用いて、実験的分岐率データからη–η′系のスリット-オクテット混合角を抽出すること。
• 大規模なデータサンプルを用いて、J/ψの希少な放射性崩壊分岐率の精度を向上させること。

提案手法

• BEPCでBESII検出器が収集した58×10⁶件のJ/ψイベントを分析し、光子と準素粒子メソン（π⁰、η、η′）を含む排他的崩壊モードを研究した。
• 電磁カルシウムと粒子識別を用いて、光子および再構成されたπ⁰、η、η′メソンを検出することで最終状態を再構成した。
• 背景を抑制し信号崩壊を分離するために、運動学的フィッティングとイベント選別基準を適用した。
• 統計的および系統的不確実性を併用して分岐率を抽出するために、最尤法フィッティングを用いた。
• 測定された分岐率から部分幅比γ(γη′)/γ(γη)を抽出した。
• クォーク模型における理論的関係を用いて、測定された分岐率からη–η′混合角を決定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 J/ψ → γπ⁰、J/ψ → γη、J/ψ → γη′の放射性崩壊の正確な分岐率は何か？
• RQ2 部分幅比γ(γη′)/γ(γη)は何か？ そして理論的期待値と比較するとどうなるか？
• RQ3 実験的データから導かれるη–η′系のスリット-オクテット混合角の値は何か？
• RQ4 測定された分岐率は、準素粒子メソン混合および放射性崩壊のモデルをどの程度制限するか？

主な発見

• J/ψ → γπ⁰の分岐率は、統計的および系統的不確実性を併用して(3.13⁻⁰.⁴⁷⁺⁰.⁶⁵)×10⁻⁵と測定された。
• J/ψ → γηの分岐率は(11.23±0.89)×10⁻⁴であり、これは支配的である放射性崩壊モードを示している。
• J/ψ → γη′の分岐率は(5.55±0.44)×10⁻³であり、研究された3つのモードの中で最大であった。
• 部分幅比γ(γη′)/γ(γη)は4.94±0.40と測定され、η′優位性の理論的期待値と整合的であった。
• 測定された分岐率から、η–η′系のスリット-オクテット混合角が抽出され、現象論的制約が得られた。
• 結果として、J/ψの放射性崩壊分岐率の精度が向上し、軽い準素粒子メソンのクォーク模型記述を支持するものとなった。