[논문 리뷰] Measurement of the branching fractions for J/{psi}{yields}{gamma}{pi}{sup 0}, {gamma}{eta} and {gamma}{eta}{sup '}

F. De Mori, J. Z. Bai외 172명|arXiv (Cornell University)|2006. 03. 01.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 14

한 줄 요약

이 연구는 BEPC의 BESII 검출기에서 수집한 5800만 개의 J/ψ 사건을 이용하여, J/ψ가 광자-퍼세우스칼 메손 최종 상태로 붕괴하는 분지율을 측정한다. 주요 결과로는 Br(J/ψ → γπ⁰) = (3.13⁻⁰.⁴⁷⁺⁰.⁶⁵)×10⁻⁵, Br(J/ψ → γη) = (11.23±0.89)×10⁻⁴, Br(J/ψ → γη′) = (5.55±0.44)×10⁻³이며, 부분 폭 비율 γ(γη′)/γ(γη) = 4.94±0.40과 결정된 η–η′ 혼합 각도가 포함되어 있다.

ABSTRACT

The decay modes J/{psi}{yields}{gamma}{pi}{sup 0}, {gamma}{eta} and {gamma}{eta}{sup '} are analyzed using a data sample of 58x10{sup 6} J/{psi} decays collected with the BESII detector at the BEPC. The branching fractions are determined to be: Br(J/{psi}{yields}{gamma}{pi}{sup 0})=(3.13{sub -0.47}{sup +0.65})x10{sup -5}, Br(J/{psi}{yields}{gamma}{eta})=(11.23{+-}0.89)x10{sup -4}, and Br(J/{psi}{yields}{gamma}{eta}{sup '})=(5.55{+-}0.44)x10{sup -3}, where the errors are combined statistical and systematic errors. The ratio of partial widths {gamma}(J/{psi}{yields}{gamma}{eta}{sup '})/{gamma}(J/{psi}{yields}{gamma}{eta}) is measured to be 4.94{+-}0.40, and the singlet-octet pseudoscalar mixing angle of {eta}-{eta}{sup '} system is determined.

연구 동기 및 목표

• J/ψ가 광자와 퍼세우스칼 메손(π⁰, η, η′)을 포함하는 최종 상태로 붕괴하는 분지율을 정밀하게 측정하기 위해.
• 이론적 예측에 따라 방사 붕괴의 부분 폭 비율을 테스트하기 위해 J/ψ → γη′ 및 J/ψ → γη의 부분 폭 비율을 결정하기 위해.
• 쿼크 모형에서의 이론적 관계를 사용하여 실험적 분지율 데이터로부터 η–η′ 시스템의 싱글렛-오크테트 혼합 각도를 추출하기 위해.
• 대규모 데이터 샘플을 이용하여 J/ψ의 희귀 방사 붕괴 분지율의 정밀도를 향상시키기 위해.

제안 방법

• BEPC에서 BESII 검출기로 수집한 58×10⁶개의 J/ψ 사건을 분석하여 광자와 퍼세우스칼 메손(π⁰, η, η′)을 포함하는 배제적 붕괴 모드를 연구하기 위해.
• 전자기 칼로미터와 입자 식별을 이용하여 광자 및 재구성된 π⁰, η, η′ 메손을 검출함으로써 최종 상태를 재구성하기 위해.
• 배경를 억제하고 신호 붕괴를 분리하기 위해 운동학적 피팅과 이벤트 선택 기준을 적용하기 위해.
• 통계적 및 시스템적 불확실성을 종합하여 분지율을 추출하기 위해 최대우도 피팅을 사용하기 위해.
• 측정된 분지율에서 부분 폭 비율 γ(γη′)/γ(γη)를 추출하기 위해.
• 쿼크 모형의 이론적 관계를 사용하여 측정된 분지율과 함께 η–η′ 혼합 각도를 결정하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 J/ψ → γπ⁰, J/ψ → γη, J/ψ → γη′의 방사 붕괴에 대한 정밀한 분지율은 무엇인가요?
• RQ2 부분 폭 비율 γ(γη′)/γ(γη)는 얼마이며, 이론적 기대와 비교해 볼 때 어떻게 되나요?
• RQ3 실험 데이터로부터 유도된 η–η′ 시스템의 싱글렛-오크테트 혼합 각도의 값은 무엇인가요?
• RQ4 측정된 분지율은 퍼세우스칼 메손 혼합 및 방사 붕괴 모델을 어떻게 제약하는가요?

주요 결과

• J/ψ → γπ⁰의 분지율은 통계적 및 시스템적 불확실성을 종합하여 (3.13⁻⁰.⁴⁷⁺⁰.⁶⁵)×10⁻⁵로 측정되었다.
• J/ψ → γη의 분지율은 (11.23±0.89)×10⁻⁴로 측정되어 주요 방사 붕괴 모드임을 시사한다.
• J/ψ → γη′의 분지율은 (5.55±0.44)×10⁻³로 연구된 세 모드 중 가장 크다.
• 부분 폭 비율 γ(γη′)/γ(γη)는 4.94±0.40로 측정되었으며, η′ 지배의 이론적 기대와 일치한다.
• 측정된 분지율을 바탕으로 η–η′ 시스템의 싱글렛-오르토드 혼합 각도가 추출되었으며, 이는 현상학적 제약을 제공한다.
• 결과는 J/ψ의 방사 붕괴 분지율의 정밀도를 향상시키며, 경량 퍼세우스칼 메손의 쿼크 모형 기술을 지지한다.