[論文レビュー] Production of the $\Theta^+(1540)$ Pentaquark State in Proton-Proton Interactions

Marcus Bleicher, F. M. Liu+3 more|arXiv (Cornell University)|Jan 9, 2004

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 2

ひとこと要約

この論文は、グルビン＝レッジ枠組みを用いて、陽子-陽子衝突における $Θ^+(1540)$ ペンタクォークの生成を調査している。ここでペミロンがハドロン断片の形成を媒介し、それらがペンタクォークに崩壊する。この研究では、SPS（$\sqrt{s} = 17$ GeV）およびRHIC（$\sqrt{s} = 200$ GeV）の両エネルギーで、1つのpp衝突あたり $10^{-3}$ を超える $Θ^+$ が生成されると予測されており、これは現在の実験で観測可能である可能性を示している。

ABSTRACT

The production of strange pentaquark states (Theta baryons) in hadronic interactions within a Gribov-Regge approach is explored. In this approach the Theta^+(1540) is produced by disintegration of remnants formed by the exchange of pomerons between the two protons. We predict the rapidity and transverse momentum distributions as well as the 4\\pi multiplicity of the Theta^+ for sqrt{s} = 17 GeV (SPS) and 200 GeV (RHIC). In both cases more than 10^{-3} Theta^+ per pp event should be observed by the present experiments.

研究の動機と目的

• 陽子-陽子衝突における $Θ^+(1540)$ ペンタクォークの生成メカニズムを調査すること。
• ハドロン衝突におけるExoticバリオンの観測された生成率を説明する理論的課題に取り組むこと。
• $Θ^+$ の速さ、横方向運動量、および全多重度分布といった測定可能な物理量を予測すること。
• SPSおよびRHICエネルギーでの既存実験で $Θ^+$ を検出可能かどうかを評価すること。

提案手法

• ペミロン交換を伴う高エネルギーハドロン相互作用をモデル化するため、グルビン＝レッジアプローチを採用する。
• 2つの陽子間のペミロン交換によって形成されるハドロン断片の崩壊によって $Θ^+(1540)$ が生成されるものとモデル化する。
• ペミロン誘発断片形成の力学を用いて、$Θ^+$ の速さおよび横方向運動量分布を計算する。
• $\sqrt{s} = 17$ GeV および $\sqrt{s} = 200$ GeV における1つのpp衝突あたりに生成される $Θ^+$ バリオンの全立体角（4\pi）多重度を推定する。
• ペミロンに関連する量子数の交換を記述するため、確立されたレッジ理論の形式を用いる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SPSエネルギー（$\sqrt{s} = 17$ GeV）におけるpp衝突での $Θ^+(1540)$ ペンタクォークの生成率はどの程度か？
• RQ2 SPSエネルギーにおけるグルビン＝レッジ枠組み下での $Θ^+$ の速さ分布はどのように変化するか？
• RQ3 RHICエネルギーにおけるpp衝突での $Θ^+$ の期待される横方向運動量スペクトルは何か？
• RQ4 $Θ^+$ の全立体角（4\pi）多重度は、現在の実験で検出可能になるほど十分に大きいと予想されるか？
• RQ5 ペミロン交換断片による生成メカニズムは、現在の加速器エネルギーでの観測可能な生成率と整合性を持つか？

主な発見

• モデルは、$\sqrt{s} = 17$ GeV（SPSエネルギー）における1つのpp衝突あたり、$10^{-3}$ を超える $Θ^+$ バリオンの生成率を予測している。
• $\sqrt{s} = 200$ GeV（RHICエネルギー）でも、予測される生成量は1つのpp衝突あたり $10^{-3}$ を超え続けている。
• グルビン＝レッジ枠組み内で $Θ^+$ の速さおよび横方向運動量分布を計算可能であり、実験的に測定可能であると予想される。
• SPSおよびRHICの両エネルギーにおいて、$Θ^+$ の全立体角（4\pi）多重度は、現在の実験検出器が測定可能なほど十分に高い。
• ペミロン交換断片による生成メカニズムは、pp衝突におけるExoticバリオンの観測された生成率を説明する妥当な解釈を提供する。