[論文レビュー] Remarks on the decays chi_{bJ}^\prime -> omega Upsilon

M.B. Voloshin|arXiv (Cornell University)|Apr 16, 2003

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 5被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、非相対論的ボトムオン理論におけるCLEOが観測した連鎖崩壊 Upsilon(3S) → γχ′_bJ → γωΥ を分析する。予測では、χ′_b2 → ωΥ と χ′_b1 → ωΥ の分支比比は、それぞれのS波位相空間要因の比に等しくなるべきであり、これによりほぼ等しい崩壊率が予想される。研究では、最終状態のωおよびΥ粒子間の角度相関測定を用いてこの予測を検証することを提案する。

ABSTRACT

The recently observed by CLEO cascade decays Upsilon(3S) -> gamma chi_{bJ}^\prime -> gamma omega Upsilon are discussed. It is shown that within the nonrelativistic description of bottomonium in the heavy b quark limit, the ratio of the rates of the transitions chi_{bJ}^\prime -> omega Upsilon with J=1 and J=2 should be given by the ratio of the corresponding S wave phase space factors. As a result, the rate of the observed cascade transitions through the chi_{b2}^\prime resonance should be close to that through the chi_{b1}^\prime. It is suggested that the ratio of the discussed cascade rates can also be tested by measuring a simple angular correlation.

研究の動機と目的

• CLEOが観測した連鎖崩壊 Upsilon(3S) → γχ′_bJ → γωΥ を非相対論的QCDフレームワーク内で解釈すること。
• 重いb quark極限における χ′_b2 → ωΥ および χ′_b1 → ωΥ の崩壊率比を特定すること。
• 実験的に測定可能な観測量である、ωおよびΥの間の角度相関を提案し、予測された崩壊率比を検証すること。
• 同じ最終状態への異なる chi_bJ′ 共振子の包含的崩壊率を比較するための理論的ベンチマークを提供すること。

提案手法

• 重いb quark極限におけるボトムオン状態の非相対論的記述を用いて、χ′_bJ → ωΥ の崩壊振幅をモデル化する。
• J=1およびJ=2状態の崩壊幅比の主要寄与としてS波位相空間要因を用いる。
• 理論的予測として、崩壊率比が単に位相空間要因比によって決定されることを導出する。
• χ′_bJ 共振子の静止系におけるωおよびΥの角度分布を測定することで、相対的分支比を抽出することを提案する。
• ωおよびΥの間の角度相関を用いて、崩壊する χ′_bJ 状態のスピン構造を調べること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 重いb quark極限における、崩壊率 χ′_b2 → ωΥ と χ′_b1 → ωΥ の期待される比は何か？
• RQ2 非相対論的ボトムオンモデルは、これらの遷移の相対的強度をどのように予測するか？
• RQ3 ωおよびΥメソン間の角度相関を用いて、予測された崩壊率比を実験的に検証できるか？
• RQ4 これらの遷移における位相空間要因のみが、分支比比を決定するか？

主な発見

• χ′_b2 → ωΥ および χ′_b1 → ωΥ の崩壊率比は、それぞれのS波位相空間要因の比に等しいと予測される。
• χ′_b2 および χ′_b1 状態間の質量差が小さいため、位相空間要因比は1に近く、これによりほぼ等しい崩壊率が予想される。
• 予測された崩壊率比は、力学的要因に依存せず、非相対論的極限では運動学的要因のみに依存する。
• ωおよびΥメソン間の角度相関を用いて、予測された崩壊率比を実験的に検証できる。