[論文レビュー] Rare Decays of the $\eta^{'}$

R. A. Briere|arXiv (Cornell University)|Jul 23, 1999

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 13

ひとこと要約

本研究では、CLEO IIで得られた4.80 fb⁻¹のe⁺e⁻衝突データを用いて、η′メソンのレア崩壊を探索し、e⁺e⁻η、e⁺e⁻π⁰、e⁺e⁻γ、およびeμを含むモードの分岐比に対する90%信頼水準の上限を設定した。また、η′ → π⁺π⁻ηのダリーツ崩壊についても分析を行い、Re(α) = -0.021 ± 0.025を測定した。これは、Particle Data Groupのパrameterizationからの顕著なずれがないことを示している。

ABSTRACT

We have searched for the rare decays of the eta prime meson to e+ e- eta, e+ e- pizero, e+ e- gamma, and e mu in hadronic events at the CLEO II detector. The search is conducted on 4.80 fb^-1 of e+ e- collisions at the Cornell Electron Storage Ring. We find no signal in any of these modes, and set 90% confidence level upper limits on their branching fractions of 2.4 X 10^-3, 1.4 X 10^-3, 0.9 X 10^-3, and 4.7 X 10^-4, respectively. We also investigate the Dalitz plot of the common decay of the eta prime to pi+ pi- eta. We fit the matrix element with the Particle Data Group parameterization and find Re(alpha) = -0.021 +- 0.025, where alpha is a linear function of the kinetic energy of the eta.

研究の動機と目的

• e⁺e⁻、e⁺e⁻γ、e⁺e⁻π⁰、およびeμを含む最終状態におけるη′メソンのレア崩壊を探索すること。
• これらのレア崩壊モードの分岐比に対して、90%信頼水準での上限を設定すること。
• Particle Data Groupのパrameterizationを用いて、主要なη′ → π⁺π⁻η崩壊のダリーツプロット分布を研究すること。
• 崩壊振幅のパラメータαの実部を抽出し、崩壊振幅のダイナミクスを解明すること。

提案手法

• コロンビア電子保存リングで得られた4.80 fb⁻¹のe⁺e⁻衝突データを、CLEO II検出器を用いて分析する。
• ハドロン的イベントにおいて、e⁺e⁻、e⁺e⁻γ、e⁺e⁻π⁰、およびeμの最終状態を探索し、運動学的およびトポロジカルな選別基準を適用する。
• η′ → π⁺π⁻ηのダリーツ崩壊の振幅をモデル化するために、Particle Data Groupのパラメータ化を用い、αをηの運動エネルギーの線形関数として定義する。
• ダリーツプロット分布に対する最尤フィットを実行し、Re(α)とその不確実性を抽出する。
• バックグラウンド推定と信号領域選別を適用し、統計的手法を用いて分岐比の上限を設定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 レア崩壊モードη′ → e⁺e⁻η、η′ → e⁺e⁻π⁰、η′ → e⁺e⁻γ、およびη′ → eμの分岐比に対する上限は何か？
• RQ2 解析されたレア崩壊モードのいずれかに顕著な信号が観測されたか？
• RQ3 Particle Data Groupのパラメータ化は、η′ → π⁺π⁻η崩壊のダリーツプロットをどれほどよく記述しているか？
• RQ4 ダリーツプロット解析における振幅パラメータαの実部Re(α)の測定値は何か？

主な発見

• どのレア崩壊モードに対しても顕著な信号は観測されず、分岐比に対して90%信頼水準の上限が得られた。
• η′ → e⁺e⁻ηの上限は2.4 × 10⁻³、η′ → e⁺e⁻π⁰は1.4 × 10⁻³、η′ → e⁺e⁻γは0.9 × 10⁻³、η′ → eμは4.7 × 10⁻⁴であった。
• η′ → π⁺π⁻ηのダリーツプロット解析から得られたRe(α) = -0.021 ± 0.025は、標準的なパラメータ化からの顕著なずれがないことを示している。
• 測定されたRe(α)の値は不確実性の範囲内でゼロと一致しており、現在の理論的記述の妥当性を支持している。