[論文レビュー] Recent results from SND detector at VEPP-2M

М. Н. Ачасов, V.M. Aulchenko+28 more|ArXiv.org|Oct 31, 2000

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、VEPP-2MにおけるSND検出器からの高精度な測定を提示し、最初にρ→π⁰π⁰γの励起放射性崩壊を観測するとともに、2000万個のφ中間子崩壊に基づくω→π⁰π⁰γの新しい測定値を報告している。φ→f₀(980)γおよびφ→a₀(980)γの分支比が顕著に高いことが確認され、これらのスカラー中間子が非標準的な四クォーク構造を示している可能性を示唆している。

ABSTRACT

The current status of experiments with SND detector at VEPP-2M $e^+e^-$ collider in the energy range $2E_0=0.4-1.4$ GeV is given. The new results of analysis of $ϕ$ decay into $π^0π^0γ$, $ηπ^0γ$ are based on the full SND statistics corresponding 20 million of $ϕ$ decay. New measurement of $ω oπ^0π^0γ$ decay and a first observation of $ρ oπ^0π^0γ$ are presented. The accuracy of many other rare decays of light vector mesons was improved. In the energy range $2E_0=1.0\div1.4$ GeV the cross sections of the processes $e^+e^- oωπ^0$ and $e^+e^- oπ^+π^-π^0$ were measured. The results of the fitting of data are discussed.

研究の動機と目的

• 0.4–1.4 GeVエネルギー範囲における軽いベクトル中間子（φ、ω、ρ）の希少放射性崩壊を測定すること。
• π⁰π⁰γおよびηπ⁰γ最終状態へのf₀(980)およびa₀(980)の崩壊を通じて、スカラー中間子の性質を調査すること。
• 希少φ崩壊の分支比の精度を向上させるとともに、ωπ⁰およびπ⁺π⁻π⁰過程のe⁺e⁻断面積を測定すること。
• 特にρ′およびω′共鳴状態におけるエネルギー依存幅の役割を含む共鳴構造モデルを検証すること。
• VEPP-2000における将来の高インテグレーテッドランプシティ研究のための入力として、共鳴パラメータを決定すること。

提案手法

• VEPP-2Mで収集された32 pb⁻¹の統合ランプシティを用いた分析で、φ、ω、およびρ/ωエネルギー領域をカバーしている。
• 90%の4π被覆率を有する3層構造の球形NaI(Tl)電磁カロリメータを用い、1620個の結晶で光子を検出している。
• 98%の4π角度被覆率を有する2つの円筒形ドリフトチェンバーを用いて、荷電粒子の追跡を行っている。
• π⁰π⁰およびηπ⁰のインバリアント質量スペクトルに対して、バックグラウンド差し引きおよび検出効率補正を実施している。
• 定常幅（モデル1）およびエネルギー依存幅（モデル2、3）のパラメータ化を用いて共鳴形状のフィッティングを実施している。
• SNDデータに加えてCLEOおよびDM2データを組み合わせ、e⁺e⁻ → ωπ⁰およびe⁺e⁻ → π⁺π⁻π⁰断面積のグローバルフィッティングを実施している。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 φ→π⁰π⁰γおよびφ→ηπ⁰γ崩壊の分支比は何か？ また、f₀(980)およびa₀(980)からの共鳴的寄与が示唆されるか？
• RQ2 φ→π⁰π⁰γおよびφ→ηπ⁰γ崩壊における観測された質量スペクトルは、中間子状態としてのスカラー中間子とカリウムループ寄与によって説明可能か？
• RQ3 ρ→π⁰π⁰γの最初の観測は、ベクトル支配モデル（VDM）および共鳴交換メカニズムと整合的か？
• RQ4 エネルギー依存幅モデルが、e⁺e⁻ → ωπ⁰およびe⁺e⁻ → π⁺π⁻π⁰過程におけるρ′およびω′共鳴状態の抽出パラメータに与える影響は何か？
• RQ5 相空間エネルギー依存性が、ベクトル中間子共鳴状態のパラメータフィッティングに与える影響は何か？

主な発見

• φ→π⁰π⁰γの分支比は(1.22 ± 0.12) × 10⁻⁴と測定され、観測されたイベント数は419 ± 31であった。
• φ→ηπ⁰γの分支比は(0.88 ± 0.17) × 10⁻⁴と測定され、観測されたイベント数は36 ± 6であった。
• φ→f₀(980)γの崩壊は、(3.5 ± 0.3⁺¹.³₋₀.⁵) × 10⁻⁴の分支比で抽出され、f₀(980)からの顕著な寄与が示唆された。
• φ→a₀(980)γの崩壊は(0.88 ± 0.17) × 10⁻⁴の分支比で測定され、非標準的なクォーク構造が示唆された。
• ρ→π⁰π⁰γの最初の観測が確認され、VDM予測（ρ→ωπ⁰→π⁰π⁰γ）と整合的であった。
• e⁺e⁻ → ωπ⁰およびe⁺e⁻ → π⁺π⁻π⁰断面積へのフィッティングにおいて、エネルギー依存幅モデル（例：Γ ∝ q³/(1 + (qR)²)）が定常幅モデルよりもデータと整合性が高く、特にω′共鳴パラメータにおいて顕著であった。