[論文レビュー] Rates for the reactions antiproton-proton --> pi phi and gamma phi

M.P. Locher, Yang Lu+1 more|arXiv (Cornell University)|Nov 23, 1993

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions参考文献 9被引用数 35

ひとこと要約

本稿では、散乱機構とベクトルメソン優位性を用いて、静止状態の反陽子陽子崩壊におけるπφおよびγφ最終状態への分岐比を計算している。ρ⁺ρ⁻およびK* K中間状態を通じた散乱は、πφ分岐比の(0.90–2.6)×10⁻⁴を占め、有意ではあるが実験値より小さい。一方、γφ生成は主にρφ中間状態とベクトルメソン優位性によって説明され、実験値の約1.2×10⁻⁵と一致する。

ABSTRACT

We study antiproton-proton annihilation at rest into $\pi\phi$ and $\gamma\phi$. Rescattering by $\overline{K^*}K+K^*\overline{K}$ and $ ho^{+} ho^{-}$ for $\overline{p}p ightarrow\pi\phi$ states is sizable, of order $(0.90\, { m to}\,2.6) imes 10^{-4}$ in the branching ratio, but smaller than experiment. For $\overline{p}p ightarrow\gamma\phi$ the rescattering contributions are negligible, but the $\gamma\phi$ channel is well explained by a $ ho\phi$ intermediate state combined with vector meson dominance.

研究の動機と目的

• 中間二メソン状態を用いて、静止状態のpp → πφおよびpp → γφの分岐比を計算すること。
• OZI抑制されたpp崩壊におけるK* Kおよびρ⁺ρ⁻中間状態を通じた散乱の役割を評価すること。
• 特にρφおよびωφ中間状態を通じたベクトルメソン優位性のγφ最終状態への寄与を評価すること。
• 理論的予測をpp崩壊実験からの実験的分岐比と比較すること。
• 形式因子および非オンシェル効果を含めることで、理論的推定値と実験データの不一致を解消すること。

提案手法

• 相対論的三体頂点関数とオンシェルプロパゲーターを用いて、pp(3S1) → K* K → πφの振幅を計算する。
• 参考文献[1]の形式主義を適用し、ループ積分を用いて散乱寄与を計算し、運動量空間積分から得られる次元なし関数C₀を導出する。
• 中間メソンの非オンシェル効果を考慮するため、モノポール形式因子F(p²₃)を導入し、Λを1.2から2.0 GeVの範囲で変化させることで不確実性を推定する。
• ρφおよびωφ中間状態を通じたベクトルメソン優位性寄与を評価し、有効結合定数と光子遷移振幅を用いる。
• 実験的部分幅および崩壊定数（例：fρ, gφKK, gK*πK）を用いて、理論的振幅を測定可能な分岐比に結びつける。
• 複数のアイソスピンチャネル（K*⁺K⁻, K*⁻K⁺, K*⁰K̄⁰など）の寄与を組み合わせ、対称性因子を適用して全分岐比を求める。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 K* K中間状態のpp → πφ分岐比への寄与は何か？ また、実験値と比べてどうか？
• RQ2 非オンシェル効果および形式因子は、pp → πφの散乱振幅にどのように影響するか？
• RQ3 なぜK* K散乱寄与はpp → γφに対して無視できるのか？ また、観測されたγφ率を説明するメカニズムは何か？
• RQ4 ρφおよびωφ中間状態を通じたベクトルメソン優位性は、pp → γφ分岐比のどの程度を占めるか？
• RQ5 γφ最終状態におけるρおよびω寄与の破壊的干渉は、どの程度顕著か？

主な発見

• ρ⁺ρ⁻およびK* K中間状態を通じた散乱寄与は、pp → πφの分岐比を(0.90–2.6)×10⁻⁴に占め、有意ではあるが実験値(4.0±0.8)×10⁻⁴より小さい。
• オンシェルK* K寄与はpp → γφに対して1.7×10⁻⁷にとどまり、形式因子を含めると3.0×10⁻⁸から9.4×10⁻⁸の範囲にとどまり、実験値(1.2±0.3)×10⁻⁵より2〜3桁小さい。
• ρφ中間状態とベクトルメソン優位性を組み合わせることでγφ最終状態が説明され、理論的予測分岐比は1.27×10⁻⁵となり、Crystal Barrelの予備結果（約1.0×10⁻⁵）と良好に一致する。
• ωφ寄与は小さく、2.8×10⁻⁶を寄与するが、ρおよびω振幅の干渉は破壊的であるが、その大きさは顕著ではない。
• 本稿では、先行研究（参考文献[16]）でオンシェルK* K寄与が大きすぎるとされた点を、適切なループ積分を用いて是正している。理論的推定値は、pp → πφの散乱寄与と整合的である。