[論文レビュー] Theoretical investigations on the Y(4260) being an hybrid meson

F. Iddir, Lahouari Semlala|ArXiv.org|Nov 14, 2006

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 7

ひとこと要約

この論文は、相対論的補正と質量のあるグルーオンを含むクォーク-グルーオン構成模型を用いて、Y(4260)共鳴状態が $c\overline{c}g$ ハイブリッドメソンであるかどうかを調査している。結果として、Y(4260)はQEハイブリッドでも、通常のチャーミオンと混合した状態でもないが、主に $D_1\overline{D}$ チャネルへ崩壊するGEハイブリッドと解釈するのが最も適切であり、予測される幅は約107 MeVで、実験データと一致する。

ABSTRACT

The new recently experiments at the B-factories yield a renewed interest in the charm and charmonium spectroscopy. New intriguing states have been observed, which appear to be non-conventional mesons, such as X(3862) and Y(4260) and request more theoretical investigations. We will explore the possibility for the Y(4260) to be a c-cbar-g hybrid meson. Using the quark-gluon constituent model, we exclude its existence as QE-hybrid meson, and as mixing of c-cbar-g hybrid with conventional c-cbar meson. We find the only interpretation as GE-hybrid, decaying in D_(1)-Dbar channels. Then more experimental studies are needed to confirm the existence of this resonance and to give its properties.

研究の動機と目的

• クォーク-グルーオン構成模型内での $c\overline{c}g$ ハイブリッドメソンとしてのY(4260)共鳴状態の解釈可能性を検証すること。
• Y(4260)が $c\overline{c}g$ ハイブリッドと通常の $c\overline{c}$ チャーミオンの混合状態である可能性を評価すること。
• スピンと軌道角運動量量子数に基づく選択則を適用し、$J^{PC}=1^{--}$ ハイブリッドメソンの二粒子状態への崩壊性質を評価すること、特に $D_{1}\overline{D}$ および $D^*\overline{D}$ チャネルに注目する。
• 理論的予測を実験データと比較すること、特に観測された幅が約90 MeVであること、および $D\overline{D}$ への崩壊が観測されないこと。

提案手法

• クーロン力と線形力の組み合わせを用いた相対論的クォーク-グルーオン構成模型を用い、スピン-スピン、スピン-軌道、およびテンソル相互作用を組み込む。
• グルーオンを質量 $m_g \sim 700-1000$ MeV の粒子として取り扱い、格子計算およびシュヴィンガー＝ダイソン理論の結果と整合する。
• 軌道角運動量とスピン量子数に基づく選択則を用いて、QEハイブリッド（$l_g=1, l_{q\overline{q}}=0$）とGEハイブリッド（$l_g=0, l_{q\overline{q}}=1$）状態を区別する。
• クォーク-反クォーク系およびグルーオン系にガウス波動関数を用い、重ね合わせ積分を用いて部分的崩壊幅を計算する。
• 式 (17) および (18) を用いて選択則を強制し、S波およびP波メソンへの二体崩壊の崩壊振幅を導出する。
• 遷移ハミルトニアンを用いて $c\overline{c}g$ ハイブリッドと通常の $c\overline{c}$ 状態との混合振幅を評価し、混合行列要素が無視できるほど小さいことが判明。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Y(4260)はクォーク-グルーオン構成模型内において $c\overline{c}g$ ハイブリッドメソンとして特定できるか？
• RQ2 Y(4260)は $c\overline{c}g$ ハイブリッドと通常の $c\overline{c}$ チャーミオン状態との混合状態であるか？
• RQ3 質量が約4.26 GeVの $J^{PC}=1^{--}$ ハイブリッドメソンの主要な崩壊チャネルは何か？
• RQ4 Y(4260)はしきい値に近いにもかかわらず $D\overline{D}$ へ崩壊しないが、これはその構造にどのような制約を課えるか？
• RQ5 理論的予測されたハイブリッド状態の幅が、実験的に観測された約90 MeVの幅と一致するか？

主な発見

• 選択則により、S波メソン二粒子状態への崩壊が禁止されるため、Y(4260)はQEハイブリッドメソンではあり得ない。
• 混合行列要素が無視できるほど小さいため、$c\overline{c}g$ ハイブリッドと通常の $c\overline{c}$ メソンとの混合状態でもあり得ない。
• 唯一妥当な解釈は、$D_1(2420)\overline{D}$ および $D\overline{D_1}(2420)$ 状態への優勢な崩壊を示すGEハイブリッドメソンである。
• $D_1\overline{D}$ チャネルへの部分的崩壊幅は約 $\frac{107}{4} \approx 26.75$ MeV/チャネルと計算され、全幅は約107 MeVで、実験的幅（約90 MeV）と一致する。
• $D^{*}\overline{D}^*$ および $D^{*}\overline{D}$ への崩壊はスピン重ね合わせと選択則により強く抑制され、実験的上限と整合する。
• $J^{PC}=1^{--}$ ハイブリッドの全崩壊幅は $L=2$ 時に約2914 MeV と予測されるが、$D_1\overline{D}$ への主要部分幅は約107 MeV にとどまり、狭い共鳴状態を形成できる。