[논문 리뷰] J/\Psi o \phi \pi \pi (K \bar{K}) decays, chiral dynamcis and OZI violation

Ulf-G. Meißner, J. A. Oller|arXiv (Cornell University)|2000. 05. 25.

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions인용 수 67

한 줄 요약

이 연구는 초신성 이론과 동반 메손 근사법을 사용하여 J/Ψ → φππ 및 J/Ψ → φK̄K 붕괴를 분석하며, 편미분 쌍에서의 재산란을 통해 최종 상태 상호작용을 모델링한다. 스칼라 0++ 채널에서 OZI 위반에 강력한 증거를 발견하였으며, 비제로인 저에너지 상수 L₄ʳ 및 L₆ʳ를 확인하였고, DM2 및 MARK-III 데이터와 뛰어난 일치를 이룩하였다.

ABSTRACT

We have studied the invariant mass distributions of the \pi\pi and K \bar{K} systems for invariant masses up to 1.2 GeV from the J/\Psi o \phi \pi\pi(K\bar{K}) decays. The approach exploits the connection between these processes and the \pi\pi and K\bar{K} strange and non-strange scalar form factors by considering the \phi meson as a spectator. The calculated scalar form factors are then matched with the ones from next-to-leading order chiral perturbation theory, including the calculation of the the K\bar{K} scalar form factors. Final state interactions in the J/\Psi o \phi \pi\pi (K\bar{K}) processes are taken into account as rescattering effects in the system of the two pseudoscalar mesons. A very good agreement with the experimental data from DM2 and MARK-III is achieved. Furthermore, making use of SU(3) symmetry, the S-wave contribution to the \pi^+\pi^- event distribution in the J/\Psi o \omega \pi^+\pi^- reaction is also given and the data up to energies of about 0.7 GeV are reproduced. These decays of the J/\Psi to a vector and a pair of pseudoscalars turn out to be very sensitive to OZI violating physics which we parametrize in terms of a direct OZI violation parameter and the chiral perturbation theory low energy constants L_4^r and L_6^r. These constants all come out very different from zero, lending further credit to the statement that the OZI rule is not operative in the scalar 0^{++} channel.

연구 동기 및 목표

• J/Ψ → φππ 및 J/Ψ → φK̄K 붕괴에서 ππ 및 K̄K 시스템의 진동 질량 분포가 1.2 GeV 이하에서 어떻게 행동하는지 이해하기 위해.
• 초신성 양자역학 이론과 스칼라 형상 인자들을 사용하여 스칼라 0++ 채널에서의 OZI 규칙 위반을 탐색하기 위해.
• 편미분 메손 쌍에서의 재산란 효과를 통해 최종 상태 상호작용을 모델링하기 위해.
• SU(3) 대칭성을 활용하여 J/Ψ → ωπ⁺π⁻로 결과를 확장하고, 0.7 GeV 이하의 데이터와 비교하기 위해.

제안 방법

• φ 메손을 동반자로 간주하여, J/Ψ → φππ 및 J/Ψ → φK̄K 붕괴를 ππ 및 K̄K 시스템의 스칼라 형상 인자와 연결한다.
• 계산된 스칼라 형상 인자를 다음 주된 순서의 초신성 양자역학 이론과 일치시키며, K̄K 형상 인자를 포함한다.
• 두 편미분 메손 시스템에서의 재산란 진폭을 통해 최종 상태 상호작용을 통합한다.
• 직접 OZI 위반 매개변수와 저에너지 상수 L₄ʳ 및 L₆ʳ를 통해 OZI 위반을 매개변수화한다.
• SU(3) 대칭성을 사용하여 φ 붕괴 결과로부터 J/Ψ → ωπ⁺π⁻에서의 S파 π⁺π⁻ 분포를 예측한다.
• 이론적 예측을 DM2 및 MARK-III 협력단의 실험 데이터와 비교한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 J/Ψ → φππ 및 J/Ψ → φK̄K 붕괴에서 ππ 및 K̄K 시스템의 진동 질량 분포는 1.2 GeV 이하에서 어떻게 행동하는가?
• RQ2 스칼라 형상 인자들을 통해 드러난 스칼라 0++ 채널에서 OZI 규칙 위반의 정도는 어느 정도인가?
• RQ3 ππ 및 K̄K 시스템에서의 최종 상태 상호작용은 재산란 효과를 통해 정확하게 모델링될 수 있는가?
• RQ4 이론적 예측은 DM2 및 MARK-III의 실험 데이터를 얼마나 잘 재현하는가?
• RQ5 SU(3) 대칭성을 사용하여 φ 붕괴 역학으로부터 J/Ψ → ωπ⁺π⁻에서의 S파 기여를 예측할 수 있는가?

주요 결과

• ππ 및 K̄K 시스템의 계산된 스칼라 형상 인자들은 DM2 및 MARK-III 실험 데이터와 뛰어난 일치를 보였다.
• 저에너지 상수 L₄ʳ 및 L₆ʳ는 뚜렷이 0이 아니며, 이는 0++ 채널에서 강력한 OZI 위반을 시사한다.
• 직접 OZI 위반 매개변수는 비제로였으며, 스칼라 메손 붕괴에서 OZI 규칙의 붕괴를 추가로 뒷받침한다.
• 두 편미분 메손 시스템에서의 최종 상태 재산란 효과는 관측된 진동 질량 분포를 재현하는 데 필수적이다.
• J/Ψ → ωπ⁺π⁻에서 π⁺π⁻ 분포의 S파 기여는 성공적으로 예측되었으며, 0.7 GeV 이하에서 데이터와 일치한다.
• 이 연구는 OZI 규칙이 스칼라 0++ 채널에서 성립하지 않음을 강력히 뒷받침하며, 그 보편성에 도전한다.