[논문 리뷰] Antiproton-proton resonant like channels in J/Psi decays into photon, proton and antiproton

B. Loiseau, S. Wycech|arXiv (Cornell University)|2004. 11. 16.

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions참고 문헌 4인용 수 7

한 줄 요약

이 논문은 전통적인 $N\bar{N}$ 포텐셜 모델을 사용하여 BES 협동 연구진이 관측한 $J/\psi \to \gamma p\bar{p}$ 붕괴에서의 near-threshold 증가 현상을 설명한다. $p\bar{p}$ 시스템에서의 $^{11}S_0$ 결합 상태와 $^{13}P_0$ 공명이, 특히 파리스 04 포텐셜에서 데이터에 잘 맞는다. 이 $^{13}P_0$ 공명은 한 개의 파이온 교환에 의한 흡인력에서 기인한다.

ABSTRACT

The BES collaboration has recently observed a strong enhancement close to the proton-antiproton threshold in the J/Psi decays into photon, proton and antiproton. Such a structure can be explained by a traditional nucleon-antinucleon model. The near threshold 1S0 bound state and/or the well-established 3P0 resonant state found in this nucleon-antinucleon interaction can adequately describe the BES data.

연구 동기 및 목표

• BES 협동 연구진이 관측한 $J/\psi \to \gamma p\bar{p}$ 붕괴에서의 near-threshold 증가 현상을 설명하기 위해.
• 전통적인 $N\bar{N}$ 상호작용이 관측된 $p\bar{p}$ 진동 질량 증가를 설명할 수 있는지 조사하기 위해.
• 최종 상태 상호작용이 near-threshold 근처의 $p\bar{p}$ 진동 질량 스펙트럼을 어떻게 형성하는지 평가하기 위해.
• $N\bar{N}$ 시스템에서의 $^{11}S_0$ 결합 상태 또는 $^{13}P_0$ 공명 중 어느 것이 데이터에 타당한 설명을 제공하는지 결정하기 위해.

제안 방법

• LEAR 및 반프로톤 원자 데이터를 포함하도록 업데이트된 파리스 $N\bar{N}$ 포텐셜 모델을 사용한다.
• $J^{PC}$ 보존을 적용하여 허용된 $p\bar{p}$ 최종 상태를 $^{1}S_{0}$, $^{3}P_{0}$, 및 $^{3}P_{1}$ 부분파로 제한한다.
• 최종 상태 상호작용을 모델링하기 위해 다중채널 S파 K행렬 형식을 사용하며, 전이 진폭을 $T_{if} = (A_{if}/A_{ff})T_{ff}$ 로 정의한다.
• 형성 진폭 $C$ 를 $|C(x)|^2 = q_f(c_0 + c_1 x)$ 로 파arameter화하며, 여기서 $x = M_{p\bar{p}} - 2m_p$ 이다.
• BES 데이터에서 $x = 7$ MeV 및 $x = 66.2$ MeV에서 $c_0$ 및 $c_1$ 매개변수를 피팅하여 관측된 증가 현상을 재현한다.
• $^{1}S_0$ 및 $^{3}P_0$ 파에 대한 $|t_L|^2$ 요소를 BES의 진동 질량 분포와 비교한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 $N\bar{N}$ 시스템에서의 $^{11}S_0$ 결합 상태가 $J/\psi \to \gamma p\bar{p}$ 붕괴에서 near-threshold $p\bar{p}$ 증가 현상을 설명할 수 있는가?
• RQ2 $N\bar{N}$ 상호작용에서의 $^{13}P_0$ 공명이 BES 데이터를 잘 기술하는가?
• RQ3 다양한 파리스 $N\bar{N}$ 포텐셜 버전(파리스 82, 94, 99, 04)이 BES 데이터 피팅에서 어떻게 비교되는가?
• RQ4 최종 상태 상호작용이 near-threshold 근처의 $p\bar{p}$ 진동 질량 스펙트럼 형성에 어떤 역할을 하는가?
• RQ5 관측된 증가 현상이 BES 피팅에서 사용된 Breit-Wigner 공명 형식과 일치하는가?

주요 결과

• 파리스 04 $N\bar{N}$ 포텐셜에서의 $^{11}S_0$ 결합 상태는 $x = -4.8$ MeV에 위치하며, 너비 $\Gamma = 52.5$ MeV이다.
• 모든 파리스 모델에서 $^{13}P_0$ 공명의 질량은 약 1876 MeV이며, 너비는 약 10 MeV이다.
• $^{13}P_0$ 공명은 $N\bar{N}$ 상호작용에서의 한 개의 파이온 교환에 의한 강한 흡인력에서 기인한다.
• $c_0 = 1.18599$ 및 $c_1 = 0.00299$ 를 사용한 $^{1}S_0$ 최종 상태 요소는 near-threshold에서 BES 데이터를 잘 재현한다.
• $c_0 = 2.5206$ 및 $c_1 = 0.0269$ 를 사용한 $^{3}P_0$ 최종 상태 요소 역시 BES 데이터에 잘 맞는다.
• 반프로톤 원자 데이터를 포함한 파리스 04 포텐셜은 테스트된 모델들 중에서 BES 데이터와 가장 잘 일치한다.