[논문 리뷰] Observation of charged κ in J/ψ→K⁎(892)∓KSπ±, K⁎(892)∓→KSπ∓ at BESII

M. Ablikim, J.Z. Bai외 144명|arXiv (Cornell University)|2011. 04. 11.

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions참고 문헌 28인용 수 18

한 줄 요약

이 연구는 BESII에서 확보한 5800만 개의 J/ψ 사건을 이용해 J/ψ → K⁎(892)∓KSπ± 붕괴에서 처음으로 초전하 κ 공명을 관측한다. 초전하 κ는 질량 (826 ± 49−34+49) MeV/c² 와 너비 (449 ± 156−81+144) MeV/c² 로 측정되었으며, 중성 κ 상태와 일치하여 그 존재성과 성질이 초전하 채널에서 확인된다.

ABSTRACT

Abstract Using 58 million J / ψ decays obtained by BESII, a charged κ particle is observed in the analysis of the K S π ± system recoiling against K ⁎ ( 892 ) ∓ selected in J / ψ → K S K S π + π − . The mass and width values of the charged κ are obtained to be ( 826 ± 49 − 34 + 49 ) MeV / c 2 and ( 449 ± 156 − 81 + 144 ) MeV / c 2 for the Breit–Wigner parameters, and the pole position is determined to be ( 764 ± 63 − 54 + 71 ) − i ( 306 ± 149 − 85 + 143 ) MeV / c 2 . They are in good agreement with those of the neutral κ observed by the BES Collaboration.

연구 동기 및 목표

• J/ψ 붕괴에서 K⁎(892)∓에 대해 반작용하는 K S π ± 최종 상태에서 초전하 κ 공명을 탐색하고 관측하기.
• 대규모 J/ψ 붕괴 샘플을 이용해 초전하 κ 공명의 질량과 너비를 결정하기.
• 이전에 관측된 중성 κ와의 성질을 비교하여 일관성과 공명 성격을 검증하기.
• S파 Kπ 체계에서의 동적 성질을 평가하기 위해 초전하 κ 공명의 극점 위치를 추출하기.

제안 방법

• BESII 검출기에서 확보한 5800만 개의 J/ψ 붕괴를 분석하여 J/ψ → K⁎(892)∓KSπ± 붕괴 채널을 연구하였다.
• KSπ∓ 시스템의 진동 질량 재구성 방법을 사용해 K⁎(892)∓를 선별하였다.
• 반작용 시스템 K S π ± 를 재구성하여 초전하 κ 상태와 일치하는 공명 구조를 탐색하였다.
• 공명 매개변수를 추출하기 위해 K S π ± 진동 질량 분포에 상대론적 Breit–Wigner 진폭을 피팅하였다.
• S파 기여를 분리하기 위해 부분파 분석을 수행하였다.
• Breit–Wigner 근사 이외의 공명 거동을 특성화하기 위해 진폭에서 복소 에너지 평면상의 극점 위치를 추출하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 J/ψ 붕괴에서 K⁎(892)∓에 대해 반작용하는 K S π ± 최종 상태에서 초전하 κ 공명이 나타나는가?
• RQ2 데이터에서 측정된 초전하 κ 공명의 질량과 너비는 무엇인가?
• RQ3 BES가 이전에 관측한 중성 κ와 비교할 때 초전하 κ의 성질은 어떻게 되는가?
• RQ4 초전하 κ의 극점 위치는 중성 κ 상태와 일치하는가? 이는 공통된 동적 기원을 시사하는가?

주요 결과

• J/ψ → K S K S π + π − 붕괴에서 K⁎(892)∓에 대해 반작용하는 K S π ± 시스템에서 초전하 κ 공명이 관측되었다.
• 초전하 κ의 Breit–Wigner 질량은 (826 ± 49−34+49) MeV/c² 로 측정되었으며, 너비는 (449 ± 156−81+144) MeV/c² 였다.
• 초전하 κ의 극점 위치는 (764 ± 63−54+71) − i(306 ± 149−85+143) MeV/c² 로 결정되었으며, 넓고 불안정한 공명임을 시사한다.
• 측정된 질량과 너비는 BES 협동 연구에서 관측된 중성 κ와 양호한 일치를 보였다.
• 초전하 κ와 중성 κ의 매개변수 간 일관성은 S파 Kπ 체계에서 초전하 스칼라 공명의 존재를 지지한다.
• 결과는 초전하 κ가 배경 또는 운동학적 효과가 아니라 물리적 공명임을 강력히 뒷받침한다.