[論文レビュー] Analysis ofJ/ψπ+π−andD0D¯0π0decays of theX(3872)

Eric Braaten, J. Stapleton|arXiv (Cornell University)|Jan 22, 2010

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 24

ひとこと要約

この論文は、普遍的な $S$-波閾値行動を用いて $X(3872)$ の $J/\psi\pi^+\pi^-$ および $D^0\bar{D}^0\pi^0$ への崩壊を再分析し、共鳴パラメータが定義方針に依存することを示している。$X(3872)$ の質量が $D^{*0}\bar{D}^0$ 閾値より下にあることが判明し、これは非常に弱く結合した charm メソン分子としての同定を支持する。

ABSTRACT

We analyze recent data from the BABAR and Belle Collaborations on the $X(3872)$ resonance in the $J/\ensuremath{\psi}{\ensuremath{\pi}}^{+}{\ensuremath{\pi}}^{\ensuremath{-}}$ and ${D}^{0}{\overline{D}}^{0}{\ensuremath{\pi}}^{0}$ decay channels, taking careful account of the universal features of an $S$-wave threshold resonance. Because the line shapes for such a resonance are not integrable functions of the energy, the resonance parameters depend on the prescriptions used to define them. In recent experimental analyses of the ${D}^{0}{\overline{D}}^{0}{\ensuremath{\pi}}^{0}$ channel, an event near the ${D}^{*0}{\overline{D}}^{0}$ threshold was assumed to come from ${D}^{*0}{\overline{D}}^{0}$ or ${D}^{0}{\overline{D}}^{*0}$ and was therefore assigned an energy above the threshold. Taking this effect into account, our analysis of the ${D}^{0}{\overline{D}}^{0}{\ensuremath{\pi}}^{0}$ data gives a mass for the $X(3872)$ that is below the ${D}^{*0}{\overline{D}}^{0}$ threshold. Our analyses in both the $J/\ensuremath{\psi}{\ensuremath{\pi}}^{+}{\ensuremath{\pi}}^{\ensuremath{-}}$ and ${D}^{0}{\overline{D}}^{0}{\ensuremath{\pi}}^{0}$ channels are consistent with the identification of the $X(3872)$ as an extremely weakly bound charm meson molecule.

研究の動機と目的

• 普遍的な $S$-波閾値行動を用いて、$J/\psi\pi^+\pi^-$ および $D^0\bar{D}^0\pi^0$ 崩壊における $X(3872)$ 共鳴パラメータを再評価すること。
• 閾値付近の非可積分な線形形状が共鳴パラメータの定義に与える曇りを解消すること。
• $D^0\bar{D}^0\pi^0$ チャネルにおける $D^{*0}\bar{D}^0$ 閾値付近のイベントを再評価すること。
• $X(3872)$ が弱く結合した charm メソン分子状態であるという解釈の整合性をテストすること。

提案手法

• $S$-波閾値共鳴の普遍的有効場理論を用いて、$J/\psi\pi^+\pi^-$ および $D^0\bar{D}^0\pi^0$ 崩壊の線形形状をモデル化する。
• 閾値付近での共鳴線形形状の非可積分性を考慮し、質量や幅といったパラメータの定義に与える影響を明確にする。
• $D^0\bar{D}^0\pi^0$ チャネルにおける $D^{*0}\bar{D}^0$ 閾値付近の実験的イベントを、$D^{*0}\bar{D}^0$ や $D^0\bar{D}^{*0}$ ではなく $X(3872)$ の崩壊として再解釈する。
• BABAR および Belle コラボレーションのデータを用いて、整合的な閾値処理を施した上で共鳴パラメータを抽出する。
• 両方の崩壊チャネルの結果を比較し、$X(3872)$ が分子状態として整合的であるかを検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 閾値付近の非可積分な線形形状は、$X(3872)$ の共鳴パラメータの定義と抽出にどのように影響するか？
• RQ2 $D^{*0}\bar{D}^0$ 閾値が $D^0\bar{D}^0\pi^0$ 崩壊チャネルで適切に取り入れられた場合、$X(3872)$ の真の質量は何か？
• RQ3 $X(3872)$ は弱く結合した charm メソン分子と解釈できるか？
• RQ4 普遍的な $S$-波閾値ダイナミクスを組み込むことで、$X(3872)$ 共鳴の従来の解釈はどのように変化するか？

主な発見

• 閾値ダイナミクスとイベント解釈を適切に取り入れた結果、$X(3872)$ の質量は $D^{*0}\bar{D}^0$ 閾値より下にあることが判明した。
• 分析から、共鳴パラメータが閾値付近の非可積分な線形形状の取り扱い方針に敏感であることが示された。
• $J/\psi\pi^+\pi^-\$ および $D^0\bar{D}^0\pi^0$ 崩壊における $X(3872)$ の線形形状は、普遍的な $S$-波閾値行動と整合的である。
• $X(3872)$ は、$D^{*0}\bar{D}^0$ 閾値よりわずかに下に位置する極めて弱く結合した charm メソン分子として最も適切に解釈できる。
• $D^0\bar{D}^0\pi^0$ チャネルにおける $D^{*0}\bar{D}^0$ 閾値付近のイベントは、$D^{*0}\bar{D}^0$ 状態ではなく $X(3872)$ の崩壊としてよりよく説明できる。