[논문 리뷰] Remarks on the decays chi_{bJ}^\prime -> omega Upsilon

M.B. Voloshin|arXiv (Cornell University)|2003. 04. 16.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 5인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 비상대론적 부하온륨 이론에 기반해 CLEO가 관측한 캐스케이드 붕괴 Upsilon(3S) → γχ′_bJ → γωΥ를 분석한다. 이는 χ′_b2 → ωΥ와 χ′_b1 → ωΥ의 분해비율이 그들의 S파 단위체적 인자 비율과 동일할 것임을 예측하며, 이는 거의 동일한 붕괴율을 의미한다. 본 연구는 최종 상태의 ω 및 Υ 입자 간의 각도 상관관계 측정을 통해 이 예측을 실험적으로 검증할 것을 제안한다.

ABSTRACT

The recently observed by CLEO cascade decays Upsilon(3S) -> gamma chi_{bJ}^\prime -> gamma omega Upsilon are discussed. It is shown that within the nonrelativistic description of bottomonium in the heavy b quark limit, the ratio of the rates of the transitions chi_{bJ}^\prime -> omega Upsilon with J=1 and J=2 should be given by the ratio of the corresponding S wave phase space factors. As a result, the rate of the observed cascade transitions through the chi_{b2}^\prime resonance should be close to that through the chi_{b1}^\prime. It is suggested that the ratio of the discussed cascade rates can also be tested by measuring a simple angular correlation.

연구 동기 및 목표

• 중량 b 쿼크 한계에서 비상대론적 QCD 프레임워크 내에서 관측된 CLEO의 캐스케이드 붕괴 Upsilon(3S) → γχ′_bJ → γωΥ를 해석하기 위해.
• 중량 b 쿼크 한계에서 χ′_b2 → ωΥ 및 χ′_b1 → ωΥ의 붕괴율 비율을 결정하기 위해.
• 실험적으로 예측된 붕괴율 비율을 검증할 수 있는 측정 가능한 관측량—χ′_bJ 공명의 정지 프레임에서의 ω 및 Υ 간의 각도 상관관계—를 제안하기 위해.
• 동일한 최종 상태로 다른 chi_bJ′ 공명의 포함 붕괴율을 비교하기 위한 이론적 기준을 제공하기 위해.

제안 방법

• 중량 b 쿼크 한계에서 부하온륨 상태의 비상대론적 기술을 적용하여 χ′_bJ → ωΥ의 붕괴 진폭을 모델링하기 위해.
• J=1 및 J=2 상태의 붕괴 폭 비율에 대해 주로 S파 단위체적 인자가 기여하도록 하기 위해.
• 이론적 예측으로서 붕괴율 비율이 단지 단위체적 인자 비율에 의해 결정되어야 한다는 것을 유도하기 위해.
• 상대적 분해율을 추출하기 위해 χ′_bJ 공명의 정지 프레임에서 ω 및 Υ의 각도 분포를 측정하는 것을 제안하기 위해.
• 붕괴하는 χ′_bJ 상태의 스핀 구조를 탐색하기 위해 ω 및 Υ 간의 각도 상관관계를 활용하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 중량 b 쿼크 한계에서 χ′_b2 → ωΥ 및 χ′_b1 → ωΥ의 붕괴율 비율은 예상되나요?
• RQ2 비상대론적 부하온륨 모델은 이러한 전이의 상대 강도를 어떻게 예측하나요?
• RQ3 ω 및 Υ 메손 간의 각도 상관관계는 실험적으로 예측된 붕괴율 비율을 검증하는 데 사용될 수 있나요?
• RQ4 이러한 전이에 대해 단위체적 인자만이 붕괴율 비율을 결정합니까?

주요 결과

• χ′_b2 → ωΥ 및 χ′_b1 → ωΥ의 붕괴율 비율은 각각의 S파 단위체적 인자 비율과 동일할 것으로 예측된다.
• χ′_b2 및 χ′_b1 상태 간의 작은 질량 차이로 인해 단위체적 인자 비율은 1에 가까워지며, 이는 거의 동일한 붕괴율을 의미한다.
• 예측된 붕괴율 비율은 동역학에 영향을 받지 않고 비상대론적 한계에서 기하학적 성질에만 의존한다.
• ω 및 Υ 메손 간의 각도 상관관계는 실험적으로 예측된 붕괴율 비율을 검증하는 데 사용될 수 있다.