[논문 리뷰] Strangeonium meson spectrum in a constituent quark model

Q. Li, Long-Cheng Gui외 3명|arXiv (Cornell University)|2020. 04. 13.

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions인용 수 2

한 줄 요약

이 연구는 비상대론적 선형 잠재력 쿼크 모델을 사용하여 3D 다중층까지의 스트레인지온 메손 스펙트럼을 계산하고, $^3P_0$ 모델을 통해 강한 붕괴를 평가한다. $φ(1020)$와 $φ(1680)$과 같은 알려진 상태를 성공적으로 설명하며, $f_0(2010)$, $f_2(2150)$, $X(2062)$, $X(2500)$을 각각 스트레인지온 상태로 추정하여 향후 실험적 탐색을 위한 강력한 이론적 안내를 제공한다.

ABSTRACT

In this work, we calculate mass spectrum of the strangeonium up to the $3D$ multiplet within a nonrelativistic linear potential quark model. Furthermore, using the obtained wave functions, we also evaluate the strong decays of the strangeonium states with the $^3P_0$ model. Based on our successful explanations of the well established states $\phi(1020)$, $\phi(1680)$, $h_1(1415)$, $f'_2(1525)$, and $\phi_3(1850)$, we further discuss the possible assignments of the strangeonium-like states from experiments by combining our theoretical results with the observations. It is found that some resonances, such as $f_0(2010)$ and $f_2(2150)$ listed by the PDG, and $X(2062)$ and $X(2500)$ newly observed by BESIII, can be naturally interpreted as the strangeonium states. We expect our results can provide useful references for looking for the missing $s\bar{s}$ states in future experiments.

연구 동기 및 목표

• 비상대론적 구성 쿼크 모델을 사용하여 3D 상태까지의 스트레인지온 메손 질량 스펙트럼을 계산하기 위해.
• 강한 붕괴를 $^3P_0$ 붕괴 모델을 사용하여 평가하기 위해.
• 실험에서 관측된 잘 이해되지 않은 스트레인지온 유사 공명에 대한 이론적 할당을 제공하기 위해.
• 결정되지 않은 $s\bar{s}$ 상태를 식별하여 향후 실험적 탐색을 안내하기 위해.

제안 방법

• 3D 상태까지의 $s\bar{s}$ 체계에 대해 비상대론적 선형 잠재력 쿼크 모델을 사용하여 쇼리에딩어 방정식을 해결한다.
• $^3P_0$ 모델을 적용하여 계산된 스트레인지온 상태의 강한 붕괴 폭을 계산한다.
• 잠재력 모델에서 구한 파동함수를 붕괴 진폭 계산의 입력으로 사용한다.
• 실험 데이터(PDG 및 BESIII)와의 비교를 통해 공명 질량과 붕괴 패턴에 대한 이론적 예측을 검증한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 구성 쿼크 모델 프레임워크 내에서 어떤 관측된 공명이 일관되게 $s\bar{s}$ 상태로 할당될 수 있는가?
• RQ2 계산된 스트레인지온 상태의 질량과 붕괴 폭이 $\phi(1020)$ 및 $h_1(1415)$와 같은 확립된 상태에 대해 실험 관측과 얼마나 잘 일치하는가?
• RQ3 $^3P_0$ 모델이 스트레인지온 스펙트럼 내의 고차원 및 궤도 진동 상태의 강한 붕괴를 성공적으로 기술할 수 있는가?
• RQ4 BESIII가 최신로 관측한 상태인 $X(2062)$와 $X(2500)$은 자연스럽게 $s\bar{s}$ 상태로 해석될 수 있는가?

주요 결과

• 모델은 $\phi(1020)$, $\phi(1680)$, $h_1(1415)$, $f'_2(1525)$, $\phi_3(1850)$와 같은 잘 알려진 스트레인지온 상태의 질량과 붕괴 성질을 성공적으로 재현한다.
• $f_0(2010)$은 질량과 붕괴 패턴의 일관성에 기반하여 $^1S_0$ $s\bar{s}$ 상태로 타당하게 식별된다.
• $f_2(2150)$는 그의 양자수와 관측된 붕괴 행동과 일치하므로 자연스럽게 $^3P_2$ $s\bar{s}$ 상태로 해석된다.
• 최근 관측된 $X(2062)$와 $X(2500)$ 공명은 각각 $^1D_2$ 및 $^3D_3$ 스트레인지온 상태의 후보로 제안된다.
• 이 연구는 결여된 $s\bar{s}$ 상태의 존재를 지지하는 이론적 프레임워크를 제공하며, 그들의 양자수와 질량에 대한 구체적인 예측을 제시한다.