[論文レビュー] Comment on "First observation of doubly charmed baryon Xi_cc+"

V. V. Kiselev, A. K. Likhoded|ArXiv.org|Aug 26, 2002

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 7

ひとこと要約

この論文は、SELEX共同研究が二重charmバリオン $Τ_{cc}^+$ の観測を主張した件について挑戦し、報告された寿命（0.012 ps）と生成率が、四クォーク状態のオペレーター積分展開（OPE）に基づく理論的予測と整合しないと主張している。著者らは、観測されたイベントは、$Λ_c^+$ と $̄D^0$ の関連生成に起因し、中性粒子が欠落することで偽の頂点や質量ピークが生じるという代替説明がより妥当であると考える。

ABSTRACT

We speculate on a possible interpretation of events selected by the SELEX collaboration and stress an insufficient evidence for the observation of doubly charmed baryon.

研究の動機と目的

• SELEX共同研究の二重charmバリオン $Τ_{cc}^+$ 観測主張を批判的に評価すること。
• 二重重いバリオンのオペレーター積分展開（OPE）に基づく理論的予測と照らし合わせ、報告された寿命（0.012 ps）の整合性を検証すること。
• 観測されたイベントレートと運動量的特徴が、$Τ_{cc}^+$ の期待される生成断面積と整合するかを検討すること。
• 観測されたイベントが、$Λ_c^+$ と $̄D^0$ の関連生成に起因し、中性粒子が欠落することで生じる偽の頂点や質量ピークとしてより良く説明できるかを調査すること。

提案手法

• 報告された $Τ_{cc}^+$ の寿命 0.012 ps を、OPE計算による理論的予測値 0.16 ± 0.05 ps と比較分析する。
• $Τ_{cc}^+$ キャンディデートの生成レートが $Λ_c^+$ イベントの約20%と報告されているが、これと四クォーク生成における $10^{-4}$ の抑制の理論的推定値を比較評価する。
• 二次の頂点の運動量再構築と、RICHおよびシリコンバーテックス検出器が崩壊頂点を同定する役割を評価する。
• 中性粒子の欠落（例：$̄D^0 \to K^+\pi^-\pi^0$ からの $π^0$）が、観測されない頂点と $Λ_c^+K^+\pi^-$ の質量分布における偽のピークを生じる可能性を検討する。
• モンテカルロ的推論を用いて、SELEXの図2(b)における観測された質量分布が、$Λ_c^+\bar{D}^0$ の関連生成に起因する閾値スメアリング分布と整合することを主張する。
• 追加の崩壊頂点や電荷多重度の増加が観測されていないことから、2つのcharmクォークが独立に崩壊している証拠がないことが強調される。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 報告された $Τ_{cc}^+$ の寿命 0.012 ps は、二重重いバリオンのOPEに基づく理論的予測と整合するか？
• RQ2 観測された $Τ_{cc}^+$ キャンディデートの生成率（$Λ_c^+$ イベントの約20%）は、四クォーク生成におけるQCDの期待値と一致するか？
• RQ3 $Λ_c^+K^+\pi^-$ システムにおける観測された質量ピークは、$Λ_c^+$ と $̄D^0$ の関連生成に起因し、中性粒子が欠落することで生じるか？
• RQ4 2つのcharmクォークが存在するという仮説に従えば予想される追加の崩壊頂点や電荷多重度の増加が、なぜ観測されていないのか？
• RQ5 トラックの運動量誤認が、$Τ_{cc}^+$ の信号を模倣する人工的なピークを質量分布に生じさせる可能性はあるか？

主な発見

• 報告された $Τ_{cc}^+$ の寿命 0.012 ps は、OPEに基づく理論的予測値 0.16 ± 0.05 ps と著しく不一致であり、約13倍の乖離が生じている。
• 観測された $Τ_{cc}^+$ キャンディデートの生成率は $Λ_c^+$ イベントの約20%と推定されているが、四クォーク生成における理論的期待値 $10^{-4}$ の抑制と整合しない。
• 追加の崩壊頂点や電荷多重度の増加が観測されていないことは、2つの独立した崩壊を示すcharmクォークの証拠がないことを示し、$Τ_{cc}^+$ 偽説を裏付ける。
• 観測された $Λ_c^+K^+\pi^-$ システムの質量分布は、$Λ_c^+\bar{D}^0$ の関連生成に起因する閾値スメアリング分布と整合する。
• 二次の頂点の粒子識別が低運動量のため不十分であるため、2つのcharmクォークの確認が不可能であり、$Τ_{cc}^+$ の証拠は弱体化する。
• データは、$Λ_c^+$ と $̄D^0$ の関連生成によってより良く説明され、中性粒子の欠落が観測されない頂点とスメアリングされた質量分布を生じさせると考えられる。