[論文レビュー] Partial wave analyses of J/ψ→γπ+π− and γπ0π0

F. De Mori, J. Z. Bai+172 more|arXiv (Cornell University)|Nov 23, 2006

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 19被引用数 22

ひとこと要約

本研究では、BES II検出器が収集した5800万件のJ/ψイベントを用いて、J/ψ → γπ⁺π⁻およびγπ⁰π⁰崩壊の部分波解析を実施した。相対論的共変テンソル振幅法を用い、1466 ± 6 ± 20 MeV/c²および1765⁻³⁺⁴ ± 13 MeV/c²に位置する2つの広い0⁺⁺状態を同定した。第一の状態について、スピン-0がスピン-2よりも強く支持される強力な証拠が得られ、J/ψ → γf₀(1500) → γπ⁺π⁻の分岐率は(0.67 ± 0.02 ± 0.30) × 10⁻⁴であった。

ABSTRACT

Abstract Results are presented on J / ψ radiative decays to π + π − and π 0 π 0 based on a sample of 58M J / ψ events taken with the BES II detector. Partial wave analyses are carried out using the relativistic covariant tensor amplitude method in the 1.0 to 2.3 GeV / c 2 π π mass range. There are conspicuous peaks due to the f 2 ( 1270 ) and two 0 + + states in the 1.45 and 1.75 GeV / c 2 mass regions. The first 0 + + state has a mass of 1466 ± 6 ± 20 MeV / c 2 , a width of 108 −11 +14 ± 25 MeV / c 2 , and a branching fraction B ( J / ψ → γ f 0 ( 1500 ) → γ π + π − ) = ( 0.67 ± 0.02 ± 0.30 ) × 10 −4 . Spin 0 is strongly preferred over spin 2. The second 0 + + state peaks at 1765 −3 +4 ± 13 MeV / c 2 with a width of 145 ± 8 ± 69 MeV / c 2 . If this 0 + + is interpreted as coming from f 0 ( 1710 ) , the ratio of its branching fractions to ππ and K K ¯ is 0.41 −0.17 +0.11 .

研究の動機と目的

• J/ψのπ⁺π⁻およびπ⁰π⁰最終状態への放射性崩壊における共鳴構造を調査すること。
• 1.0–2.3 GeV/c²の質量範囲におけるスカラー（0⁺⁺）共鳴状態の同定および特徴付け。
• 観測された共鳴状態、特にf₂(1270)および2つの0⁺⁺状態のスピンおよび量子数の割り当てを決定すること。
• 特にf₀(1500)およびf₀(1710)の分岐率および部分幅を測定すること。

提案手法

• 部分波振幅解析に相対論的共変テンソル振幅法を適用した。
• BES II検出器が収集した5800万件のJ/ψイベントを分析した。
• 1.0–2.3 GeV/c²の不変質量範囲におけるππ最終状態を記述するための動的振幅モデルを用いた。
• π⁺π⁻およびπ⁰π⁰最終状態を同時にフィットして共鳴パラメータを抽出した。
• 尤度に基づくフィッティング手順を用いて質量、幅および分岐率を抽出した。
• 尤度比および適合度テストを用いてスピン-0とスピン-2の仮説を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 1.0–2.3 GeV/c²の質量範囲内で、J/ψ → γπ⁺π⁻およびγπ⁰π⁰崩壊においてどのような共鳴状態が生成されるか？
• RQ2 1.45および1.75 GeV/c²付近に観測された顕著な0⁺⁺状態のスピン量子数は何か？
• RQ3 J/ψ → γf₀(1500) → γπ⁺π⁻の分岐率は何か？他の崩壊モードと比較するとどうなるか？
• RQ4 1765 MeV/c²の状態のππへの分岐率は、KK̄への崩壊と比べてどうか？
• RQ5 ππ最終状態における観測されたf₂(1270)共鳴状態の有意性は何か？

主な発見

• 1466 ± 6 ± 20 MeV/c²に位置する0⁺⁺状態が観測され、幅は108⁻¹¹⁺¹⁴ ± 25 MeV/c²であった。
• J/ψ → γf₀(1500) → γπ⁺π⁻の分岐率は(0.67 ± 0.02 ± 0.30) × 10⁻⁴として測定された。
• 尤度比解析により、1466 MeV/c²の状態についてスピン-0がスピン-2よりも強く支持された。
• 1765⁻³⁺⁴ ± 13 MeV/c²に位置する第二の0⁺⁺状態が観測され、幅は145 ± 8 ± 69 MeV/c²であった。
• f₀(1710)として解釈した場合、ππおよびKK̄への分岐率比は0.41⁻⁰.¹⁷⁺⁰.¹¹であった。
• f₂(1270)共鳴状態はππ不変質量スペクトルに明確に現れた。