[論文レビュー] Observation of a hadronic interference effect in annihilation processes

Eef van Beveren, George Rupp|arXiv (Cornell University)|Sep 27, 2010

Dark Matter and Cosmic Phenomena被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、$e^+e^-$および$p\bar{p}$散乱データにおいて、複数の最終状態にわたる普遍的な76 ± 2 MeVの周期的振動の証拠を提示しており、ビームエネルギーおよびクォークフレーバーに依存しないハドロン干渉効果を示唆している。著者らは、この効果が異なる崩壊経路間の量子干渉に起因すると提案しており、これはメソン内のグルーオン雲の表面振動に関連している可能性があり、強い相互作用のダイナミクスおよびグルーボールに類似た励起状態の理解に寄与する。

ABSTRACT

We present evidence for small oscillations we observe in electron-positron and proton-antiproton annihilation data, with a periodicity of 76+-2 MeV, independent of the beam energy. We discuss some possible scenarios to explain the phenomenon.

研究の動機と目的

• 異なる最終状態にわたる$e^+e^-$および$p\bar{p}$散乱データに観測された小さな周期的振動の起源を調査すること。
• 観測された76 ± 2 MeVの周期性が、初期状態やクォークフレーバーに依存しない強い相互作用過程の普遍的特徴であるかどうかを特定すること。
• 干渉効果が崩壊前のダイナミクスに起因するのか、それとも異なる崩壊経路間の崩壊後量子干渉に起因するのかを調査すること。
• 周期性が強い相互作用の新たな定数を反映している可能性があり、グルーオン雲の振動やハドロン内の表面振動に関連している可能性を評価すること。
• 観測された周期性が既知のクォークンスペクトルおよびグルーボールやバッグモデルの励起状態に関する理論的モデルと整合しているかどうかを評価すること。

提案手法

• BABAR、CDF、CMD-2共同研究の実験データに、インヴァリアント質量に線形に比例する引数を持つ単純なコサイン関数をフィットする。
• 振幅は信号の平均強度に比例するが、CDFデータでは共鳴領域における背景強度が用いられる。
• $e^+e^- \to J/\psi\pi^+\pi^-$、$p\bar{p} \to J/\psi\pi^+\pi^-$、$e^+e^- \to \pi^+\pi^-$、および$e^+e^- \to \Upsilon(2S)\pi^+\pi^-$過程の分析により、周期性の普遍性を検証する。
• AdS閉じ込め、バッグモデルの表面振動、およびグルーボールスペクトルのための格子QCD理論予測と観測周期性を比較する。
• 周波数解析を用いて76 MeVの周期性をグルーオン雲の径方向または表面振動に結びつけ、190 MeVのクォークン周波数と関連付ける可能性を検討する。
• OZI許容と非許容反応の違いを$n\bar{n}$および$c\bar{c}$系において検討し、干渉を説明する代替解釈を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 観測された76 ± 2 MeVの周期性が、ビームエネルギーおよび初期クォークフレーバーに依存しないか？
• RQ2 干渉効果が$c\bar{c}$、$n\bar{n}$、$b\bar{b}$系における異なる崩壊経路間の量子干渉によって説明可能か？
• RQ3 周期性が、グルーオン雲の振動周波数としての強い相互作用の基本定数に対応しているか？
• RQ4 観測された振動が、AdS閉じ込めやバッグモデルが予測するグルーオン雲の表面振動モードと整合しているか？
• RQ5 なぜ$e^+e^-$における振幅が$p\bar{p}$に比べて大きいのか？これは完全な崩壊と部分的崩壊の優位性に何を示唆するか？

主な発見

• 観測された周期性は、$e^+e^-$および$p\bar{p}$過程において、$c\bar{c}$、$n\bar{n}$、おそらくは$b\bar{b}$最終状態にわたって一貫して76 ± 2 MeVであり、ビームエネルギーに依存しない。
• 振幅は$e^+e^-$データでは全信号の約10%であるが、$p\bar{p}$データでは約1%にとどまり、$e^+e^-$過程においてより強い効果が観測されている。
• 周期性はグルーオン振動の径方向周波数342 ± 4 MeVと整合しており、グルーボール準位間隔の格子QCD結果とも一致する。
• 38 ± 4 MeVの第二の解も検討されたが、これは表面振動に相当する可能性があるものの、既知の中間子およびクォークン周波数と整合しないことから、あまり支持されていない。
• 周期性は崩壊前のダイナミクスでは説明できず、$c\bar{c}$、$n\bar{n}$、または$b\bar{b}$状態を含む異なる崩壊振幅間の崩壊後干渉に起因していると考えられる。
• 結果は、強い相互作用の第二の普遍的定数を示唆しており、周期性76 ± 2 MeVはグルーオン雲の表面振動に関連している可能性があり、既に知られている190 MeVのクォークン周波数とは異なる。