[論文レビュー] Search for Strange Pentaquark Production in e+e- Annihilations at sqrt(s)=10.58 GeV and in Upsilon(4S) Decays

The BABAR Collaboration, B. Aubert|ArXiv.org|Aug 15, 2004

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、10.58 GeVの√sで123 fb⁻¹のe⁺e⁻消滅データおよびΥ(4S)崩壊において、奇妙なペントアクォーク—特にΘ⁺(1540)およびΞ₅⁻⁻(1860)状態—の予備的探索を実施した。これらの状態にあらゆる証拠は得られず、それらの包含的生成率に対する95%信頼水準の上限は、それぞれ1.1×10⁻⁴および1.0×10⁻⁵/q̄qイベントであり、同質量の通常のバリオンの典型的な生成率よりも著しく低い値であった。

ABSTRACT

We present an inclusive search for strange pentaquark production in e+e- interactions at a center-of-mass energy of 10.58 GeV using 123 fb-1 of data collected with the BaBar detector. We look for the states that have been reported previously: the Theta+(1540), interpreted as a ududsbar state; and the Xi--(1860) and Xi0(1860), candidate dsdsubar and uss(uubar+ddbar) states, respectively. In addition we search for other members of the antidecuplet and corresponding octet to which these states are thought to belong. We find no evidence for the production of such states and set preliminary limits on their production cross sections as functions of c.m. momentum. The corresponding limits on the Theta+(1540) and Xi--(1860) rates per e+e- to qqbar event are well below the rates measured for ordinary baryons of similar mass.

研究の動機と目的

• 先行実験で報告された、Exotic pentaquark状態、特にΘ⁺(1540)およびΞ₅⁻⁻(1860)の存在を検証すること。
• これらの状態が√s = 10.58 GeVのe⁺e⁻消滅およびΥ(4S)崩壊でどのように生成されるかを調査すること。
• 高統計のB A B ARデータを用いて、これらのペントアクォークの包含的生成率に対する上限を設定すること。
• クォーク模型分類で予測される抗十重項および八重項多重項の他のメンバーへの探索を拡張すること。

提案手法

• B A B AR検出器を用いて収集した123 fb⁻¹のデータを用い、√s = 10.58 GeVにおけるe⁺e⁻消滅において包括的探索を実施した。
• 報告されたペントアクォーク状態に関連する崩壊モード（K⁻p、K̄₀(1430)⁻p、K̄₀(1430)⁻K̄₀(1430)⁻pなど）のインバリアント質量分布を再構築した。
• バックグラウンドはモンテカルロシミュレーションおよびコントロールサンプルを用いてモデル化され、候補状態の報告幅よりも良好なインバリアント質量分解能を達成した。
• 生成率の上限を95%信頼水準で計算し、Θ₅⁺の分岐比を1/4、Ξ₅⁻⁻の分岐比を1/2と仮定した。
• 特にΞ₅⁻およびΞ₅⁰に対して、抗十重項状態と八重項状態の混合を考慮し、分岐比を0〜1/3の範囲で取り扱った。
• 中心質量系運動量の関数として上限を導出し、既知のバリオン生成率と比較することで有意性を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Θ⁺(1540)およびΞ₅⁻⁻(1860)ペントアクォーク状態は、√s = 10.58 GeVのe⁺e⁻消滅に現れるか？
• RQ2 e⁺e⁻ → q̄qおよびΥ(4S)崩壊におけるこれらのExotic状態の包含的生成率に対する上限は何か？
• RQ3 ペントアクォーク多重項において、1540 MeV/c²または1860 MeV/c²付近の質量範囲に追加の狭い共鳴状態が存在するか？
• RQ4 これらのペントアクォークの生成率は、同質量の通常のバリオンの生成率と比べてどうか？
• RQ5 より高い質量のペントアクォーク状態が観測された崩壊モードへの分岐比にどのような制約を課せられるか？

主な発見

• 123 fb⁻¹のe⁺e⁻消滅データにおいて、Θ⁺(1540)またはΞ₅⁻⁻(1860)ペントアクォーク状態にあらゆる証拠は得られなかった。
• 分岐比を1/4と仮定した場合、Θ₅⁺の95%信頼水準の生成率上限は、1.1×10⁻⁴/ e⁺e⁻ → q̄qイベントであった。
• 分岐比を1/2と仮定した場合、Ξ₅⁻⁻の95%信頼水準の生成率上限は、1.0×10⁻⁵/ e⁺e⁻ → q̄qイベントであった。
• Ξ₅⁻およびΞ₅⁰状態に対しては、分岐比を1/3と仮定した場合、最高の上限が15×10⁻⁵/イベントであったが、これは予想される生成率4×10⁻⁵より高い値であった。
• 実験的分解能以下の幅の狭い状態にも感度を有することを示し、1540–1860 MeV/c²の質量範囲に新たな狭い共鳴状態は存在しないことが確認された。
• 測定された上限は、同質量の通常のバリオンの典型的な生成率（それぞれ八重項状態で約8×10⁻⁴、十重項状態で約4×10⁻⁵）よりも著しく低く、有意に小さい値であった。