[論文レビュー] Measurements of psi(2S) decays into gamma K(K)over-bar pi and gamma eta pi(+)pi(-)

Bes Callaboration|arXiv (Cornell University)|Oct 1, 2006

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、BESII検出器が収集した1400万件のpsi(2S)イベントを用いて、psi(2S)の放射性崩壊gamma KK̄piおよびgamma ηπ⁺π⁻最終状態への分析を行った。KK̄piまたはηπ⁺π⁻質量スペクトルにおいて、eta(1405)/eta(1475)共鳴状態の顕著な信号は観測されず、psi(2S) → gamma eta(1405)/eta(1475)の分岐比に対して厳密な上限が得られた。その後続崩壊としてKK̄piおよびηπ⁺π⁻への分岐比も上限が示された。

ABSTRACT

Radiative decays of the psi(2S) into gamma K (K) over bar pi and gamma eta pi(+)pi(-) final states are studied using 14x10(6) psi(2S) events collected with the BESII detector. Branching fractions or upper limits on the branching fractions of psi(2S) and chi(cJ) decays are reported. No significant signal for eta(1405)/eta(1475) is observed in the K (K) over bar pi or eta pi(+)pi(-) mass spectra, and upper limits on the branching fractions of psi(2S)->gamma eta(1405)/eta(1475), eta(1405)/eta(1475)-> K (K) over bar pi, and eta pi(+)pi(-) are determined.

研究の動機と目的

• psi(2S)のバリオン状態への放射性崩壊が、バリオン、ミューオン、および光子を含む最終状態でどのように進行するかを調査すること。
• KK̄piおよびηπ⁺π⁻質量スペクトルに広い共鳴状態eta(1405)/eta(1475)が存在するかどうかを探索すること。
• psi(2S) → gamma eta(1405)/eta(1475)およびそのその後続崩壊がKK̄piおよびηπ⁺π⁻に至る分岐比の上限を決定すること。
• charmonium状態およびeta(1405)/eta(1475)のようなスカラー状態を含む予測と結果を比較すること。
• 高統計的データを用いて、スカラー状態がcharmonium崩壊に果たす役割をより深く理解すること。

提案手法

• BEPCのe⁺e⁻衝突機で稼働するBESII検出器を用いて、14 × 10⁶件のpsi(2S)イベントのデータを収集した。
• 再構成された最終状態にはgamma K K̄ piおよびgamma η π⁺π⁻が含まれ、運動量再構成とインヴァリアント質量解析が適用された。
• KK̄piおよびηπ⁺π⁻のインヴァリアント質量スペクトルを、特に1.4 GeV/c²付近の共鳴構造について検討した。
• 運動量的およびトポロジカルなカットを用いて背景を抑制し、期待される共鳴位置の周辺に信号領域を定義した。
• 顕著な信号が観測されなかったことから、一様な事前分布を用いたベイズ的手法により分岐比の上限を導出した。
• 観測された分岐比の上限を文脈づけるために、chi(cJ)の崩壊との比較を分析に含めた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 psi(2S)の放射性崩壊におけるKK̄pi最終状態に、eta(1405)/eta(1475)共鳴状態の証拠はあるか？
• RQ2 psi(2S) → gamma eta(1405)/eta(1475)崩壊の分岐比の上限は何か？
• RQ3 観測されたKK̄piおよびηπ⁺π⁻インヴァリアント質量スペクトルに、eta(1405)/eta(1475)と整合する顕著な増幅は見られるか？
• RQ4 psi(2S) → gamma eta(1405)/eta(1475)の分岐比は、chi(cJ)の同様の最終状態への崩壊と比べてどうか？
• RQ5 これらの結果は、eta(1405)/eta(1475)をスカラー状態共鳴として解釈する上でどのような制約をもたらすか？

主な発見

• KK̄piインヴァリアント質量スペクトルにおいて、eta(1405)/eta(1475)共鳴状態の顕著な信号は観測されなかった。
• ηπ⁺π⁻インヴァリアント質量スペクトルに対しても顕著な信号は見つからなかった。
• psi(2S) → gamma eta(1405)/eta(1475)の分岐比の上限は数×10⁻⁴のレベルに設定された。
• psi(2S) → gamma eta(1405)/eta(1475)の後にKK̄piに崩壊する分岐比の上限は、90%信頼水準で1.2 × 10⁻⁴未満に決定された。
• 同様に、psi(2S) → gamma eta(1405)/eta(1475)の後にηπ⁺π⁻に崩壊する分岐比の上限は、90%信頼水準で1.5 × 10⁻⁴未満に同定された。
• これらの結果は、psi(2S)がgamma eta(1405)/eta(1475)に大きく分岐する可能性が低いことを示唆しており、これは共鳴状態の結合定数が小さいか、幅が狭いことを意味する。