[논문 리뷰] Study of the Decay {ital {tau}}{sup {minus}}{r_arrow}2{ital {pi} }{sup {minus}}{ital {pi}}{sup +} 3{ital {pi}}{sup 0}{ital {nu}}{sub {ital {tau} }}

S. Anderson, Y. Kubota외 90명|arXiv (Cornell University)|1997. 11. 01.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 2

한 줄 요약

이 연구는 코넬 전자 저장 고리의 CLEOII 검출기에서 사용하여 타우 렙톤의 두 파이 중성자, 한 개의 양성자, 세 개의 중성 파이, 그리고 타우 옹녀의 분해 분율을 측정한다. 측정된 분율 (2.85 ± 0.56 ± 0.51) × 10⁻⁴는 이소스핀 대칭성과 일치하지만, 보존된 벡터 전류 예측보다 略적으로 낮으며, 이 분해는 ω 및 η 메손의 공진 기여로 주로 이루어지며, τ⁻ → π⁻2π⁰ωνₜ 분해 모드의 첫 관측을 포함한다.

ABSTRACT

The decay {tau}{sup {minus}}{r_arrow}2{pi}{sup {minus}}{pi}{sup + }3{pi}{sup 0}{nu}{sub {tau}} has been studied with the CLEOII detector at the Cornell Electron Storage Ring. The branching fraction is measured to be (2.85{plus_minus}0.56{plus_minus}0.51){times}10{sup {minus}4} . The result is in good agreement with the isospin expectation but somewhat below the conserved-vector-current prediction. We have searched for resonance substructure in the decay. Within the statistical precision, the decay is saturated by the channels {tau}{sup {minus}}{r_arrow}{pi}{sup {minus}}2{pi}{sup 0 }{omega}{nu}{sub {tau}} , 2{pi}{sup {minus}}{pi}{sup +}{eta}{nu}{sub {tau}} , and {pi}{sup {minus}}2{pi}{sup 0}{eta}{nu}{sub {tau}} . This is the first observation of this {omega} decay mode and the branching fraction is measured to be (1.89{sup +0.74}{sub {minus}0.67}{plus_minus}0.40) {times}10{sup {minus}4} . {copyright} {ital 1997} {ital The American Physical Society}

연구 동기 및 목표

• 희귀 타우 렙톤 분해 τ⁻ → 2π⁻π⁺3π⁰νₜ의 분율을 측정하기 위해.
• 이 분해 모드에 대한 이론적 예측, 특히 이소스핀 불변성과 보존된 벡터 전류(CVC) 가설을 시험하기 위해.
• 특히 ω 및 η 메손의 기여를 포함한 분해의 공진 하위구조를 식별하고 정량화하기 위해.
• τ⁻ → π⁻2π⁰ωνₜ 분해 채널의 첫 관측을 보고하고 그 분율을 측정하기 위해.

제안 방법

• 데이터는 코넬 전자 저장 고리(CESR)에서 √s ≈ 10.5 GeV의 e⁺e⁻ 충돌 조건에서 CLEOII 검출기를 사용하여 수집되었다.
• 재구성된 최종 상태에는 두 개의 음성자 파이, 한 개의 양성자 파이, 세 개의 중성 파이, 그리고 타우 옹녀가 포함되었다.
• 운동량 재구성과 관측 질량 분석을 통해 ω(782) 및 η(548) 메손의 공진 기여를 식별하였다.
• 배경 억제 및 신호 추출은 다변량 기법과 몬테카를로 시뮬레이션을 사용하여 수행되었다.
• 분율은 재구성된 관측 질량 분포에 대한 최대우도 적합을 통해 추출되었다.
• 분해 위상도는 총 분해 폭의 포화를 평가하기 위해 주요 공진 채널로 분해되었다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 τ⁻ → 2π⁻π⁺3π⁰νₜ 분해 모드의 분율은 얼마이며, 이론적 기대와 어떻게 비교되는가?
• RQ2 분해에 상당한 공진 하위구조가 존재하는가? 만약 그렇다면, 어떤 공진자가 주로 기여하는가?
• RQ3 이 분해 모드에서 ω(782) 메손의 기여는 관측 가능한가? 그 분율은 얼마인가?
• RQ4 측정된 분율이 이소스핀 대칭성 예측과 얼마나 잘 일치하는가?
• RQ5 식별된 공진 채널이 총 분해 폭의 어느 정도를 포화시키는가?

주요 결과

• τ⁻ → 2π⁻π⁺3π⁰νₜ의 분율은 (2.85 ± 0.56 ± 0.51) × 10⁻⁴로 측정되었다.
• 측정된 분율은 이소스핀 대칭성 예측과 양호한 일치를 보였지만, 보존된 벡터 전류(CVC) 예측보다 약간 낮았다.
• 분해는 주로 세 개의 공진 채널에 의해 포화된다: τ⁻ → π⁻2π⁰ωνₜ, 2π⁻π⁺ηνₜ, 및 π⁻2π⁰ηνₜ.
• ω(782) 기여는 처음으로 관측되었으며, 분율은 (1.89⁺⁰.⁷⁴₋⁰.⁶⁷ ± 0.40) × 10⁻⁴였다.
• 통계적 정밀도가 충분하여 이 세 주요 공진 모드에 의해 분해가 포화됨을 확인할 수 있었다.
• 결과는 이 분해에서 벡터 및 페시터스칼 메손 공진자의 지배적 기여가 QCD 기반 기대와 일치함을 지지한다.