[論文レビュー] Study of Three-Body Y(10860) Decays

I. Adachi, K. Adamczyk+338 more|arXiv (Cornell University)|Sep 28, 2012

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions参考文献 1被引用数 23

ひとこと要約

本研究では、Belle実験による121 fb⁻¹のe⁺e⁻衝突データを用い、Y(10860)共鳴状態の三体崩壊を解析し、ダリーツプロット解析を適用してY(10860) → Y(nS)π⁺π⁻ (n=1,2,3)およびY(10860) → h_b(mP)π⁺ (m=1,2)の分岐比を測定した。主な結果として、Z_b(10610) → BB*の分岐比が他の崩壊モードに対して6.2 ± 0.7であることが測定され、Z_b状態が分子状態またはテトラクォークであるという性質に対する重要な制約が得られた。

ABSTRACT

We report preliminary results on the analysis of the three-body Y(10860)=> B barB pi, Y(10860) => (B barB* + c.c.) pi and Y(10860)=> B* barB* pi decays including an observation of the Y(10860)=> Zb(10610)+- pi-+ => [B barB*+c.c]+- pi-+ and Y(10860)=> Zb(10650)+- pi-+ => [B* barB*]+- pi-+ decays as intermediate channels. We measure branching fractions of the three-body decays to be Br(Y(10860)=> [B barB*+c.c.]+- pi-+)=(28.3+-2.9+-4.6)x10^{-3} and Br(Y(10860)=> [B* barB*]+- pi-+)=(14.1+-1.9+-2.4)x10^{-3} and set 90% C.L. upper limit Br(Y(10860)=> [B barB]+- pi-+)<4.0x10^{-3}. We also report results on the amplitude analysis of the three-body Y(10860)=>Y(nS)pi+pi-, n=1,2,3 decays and the analysis of the internal structure of the three-body Y(10860)=>hb(mP)pi+pi-, m=1,2 decays. The results are based on a 121.4 1/fb data sample collected with the Belle detector at a center-of-mass energy near the Y(10860).

研究の動機と目的

• 大規模なe⁺e⁻データサンプルを用いて、Y(10860)のY(nS)π⁺π⁻およびh_b(mP)π⁺最終状態への分岐比を測定すること。
• Y(10860)の三体崩壊におけるY(nS)およびh_b(mP)状態の相対的寄与を特定し、分子的またはテトラクォーク的構造の仮説を検証すること。
• Z_b(10610) → BB*の分岐比が他の崩壊モードに対して占める比を抽出し、ボトムネーム状態の力学的性質を解明すること。
• 以前のBelle測定結果と比較し、実験的不確実性の範囲内で整合性があるかを評価すること。
• 断面積、分岐比、再構成効率からの系統的不確実性を評価し、結果の信頼性を確保すること。

提案手法

• 信号の再構成には、π⁺π⁻系のインヴァリアント質量をモデル化するためのダリーツプロットフィットを用い、Y(10860) → Y(nS)π⁺π⁻およびY(10860) → h_b(mP)π⁺の崩壊振幅をブレイト・ウィグナー形式で記述した。
• 再構成効率の決定には、信号モンテカルロシミュレーションを用い、トリガーおよびトラッキング効率を含めた、ダリーツフィット結果に基づく標準モデルを採用した。
• 系統的不確実性は、Y(10860)断面積（4.7%）、Y(nS) → μ⁺μ⁻分岐比（2.0–9.6%）、信号yield（4.5–5.3%）、トラッキング効率（4%）から評価した。
• 全体の系統的不確実性は、それぞれY(1S)、Y(2S)、Y(3S)最終状態で7.9%、12.0%、12.4%であった。
• 分岐比比は、Y(10860) → Y(nS)π⁺π⁻およびY(10860) → h_b(mP)π⁺のyieldを、主要なZ_b(10610) → BB*崩壊モードと比較することで抽出した。
• 解析では、Z_b(10610)およびZ_b(10650)の崩壊が観測されたY(nS)、h_b(mP)、およびBB*/*チャネルによって飽和しており、それぞれの割合は適切に正規化されたものとした。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Y(10860)のY(nS)π⁺π⁻およびh_b(mP)π⁺最終状態への分岐比は何か？
• RQ2 以前の21 fb⁻¹のデータサンプルを用いたBelle測定結果と比較して、測定された分岐比はどのように異なるか？
• RQ3 Z_b(10610) → BB*崩壊の他の崩壊モードに対する相対的割合は何か？
• RQ4 観測された崩壊パターンは、Z_b状態の分子的またはテトラクォーク的解釈をどの程度支持するか？
• RQ5 分岐比測定における主な系統的不確実性の要因は何か？

主な発見

• Z_b(10610) → BB*の分岐比が、Y(nS)π⁺およびh_b(mP)π⁺のすべての他の崩壊モードに対して占める比は6.2 ± 0.7 ± 1.3⁺⁰·⁰₋₁.⁸であった。
• Z_b(10650)の対応する比は2.8 ± 0.4 ± 0.6⁺⁰·⁰₋₀.⁴であり、B*B*崩壊モードへの寄与が顕著であることが示された。
• Z_b(10610) → Y(1S)π⁺、Y(2S)π⁺、Y(3S)π⁺、h_b(1P)π⁺、h_b(2P)π⁺の分岐比は、それぞれ0.32±0.09%、4.38±1.21%、2.15±0.56%、2.81±1.10%、4.34±2.07%であった。
• Z_b(10650) → Y(1S)π⁺、Y(2S)π⁺、Y(3S)π⁺、h_b(1P)π⁺、h_b(2P)π⁺の分岐比は、それぞれ0.24±0.07%、2.40±0.63%、1.64±0.40%、7.43±2.70%、14.8±6.22%であった。
• Z_b(10650) → B*B*の崩壊モードは73.4±7.0%の割合を占めており、B*B*最終状態への強い傾向が示された。
• 結果は、21 fb⁻¹のデータを用いた以前のBelle測定と整合しており、異なるデータサンプル間での分岐比測定の安定性が確認された。