[論文レビュー] J/\Psi o \phi \pi \pi (K \bar{K}) decays, chiral dynamcis and OZI violation

Ulf-G. Meißner, J. A. Oller|arXiv (Cornell University)|May 25, 2000

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 67

ひとこと要約

本研究では、チャイral 周波数理論とスペンサー中間子近似を用いて、J/Ψ → φππ および J/Ψ → φK̄K 衰えを検討し、中間子対における再散乱を通じて最終状態相互作用をモデル化している。スカラー 0++ チャネルにおけるOZI違反の強い証拠が得られ、低エネルギー定数 L₄ʳ および L₆ʳ が非ゼロであることが示され、DM2 および MARK-III のデータと優れた一致を示している。

ABSTRACT

We have studied the invariant mass distributions of the \pi\pi and K \bar{K} systems for invariant masses up to 1.2 GeV from the J/\Psi o \phi \pi\pi(K\bar{K}) decays. The approach exploits the connection between these processes and the \pi\pi and K\bar{K} strange and non-strange scalar form factors by considering the \phi meson as a spectator. The calculated scalar form factors are then matched with the ones from next-to-leading order chiral perturbation theory, including the calculation of the the K\bar{K} scalar form factors. Final state interactions in the J/\Psi o \phi \pi\pi (K\bar{K}) processes are taken into account as rescattering effects in the system of the two pseudoscalar mesons. A very good agreement with the experimental data from DM2 and MARK-III is achieved. Furthermore, making use of SU(3) symmetry, the S-wave contribution to the \pi^+\pi^- event distribution in the J/\Psi o \omega \pi^+\pi^- reaction is also given and the data up to energies of about 0.7 GeV are reproduced. These decays of the J/\Psi to a vector and a pair of pseudoscalars turn out to be very sensitive to OZI violating physics which we parametrize in terms of a direct OZI violation parameter and the chiral perturbation theory low energy constants L_4^r and L_6^r. These constants all come out very different from zero, lending further credit to the statement that the OZI rule is not operative in the scalar 0^{++} channel.

研究の動機と目的

• J/Ψ → φππ および J/Ψ → φK̄K 衰えにおける ππ および K̄K システムのインバリアント質量分布が 1.2 GeV までどのように振る舞うかを理解すること。
• チャイナルペルトゥルベーション理論およびスカラー形因子を用いて、スカラー 0++ チャネルにおけるOZIルール違反を調べること。
• 中間子対における再散乱効果を通じて、最終状態相互作用をモデル化すること。
• SU(3) 対称性を用いて J/Ψ → ωπ⁺π⁻ への結果を拡張し、0.7 GeV まで実験データと比較すること。

提案手法

• φ 中間子をスペンサーとしてモデル化し、J/Ψ → φππ および J/Ψ → φK̄K 衰えを ππ および K̄K システムのスカラー形因子に結びつける。
• 次次項のチャイナルペルトゥルベーション理論に一致させる形で、スカラー形因子を計算し、K̄K 形因子を含む。
• 2つの中間子系における再散乱振幅を通じて、最終状態相互作用を組み込む。
• 直接的なOZI違反パラメータおよび低エネルギー定数 L₄ʳ および L₆ʳ を用いてOZI違反をパラメータライズする。
• SU(3) 対称性を用いて、φ 衰えの結果から J/Ψ → ωπ⁺π⁻ における S 波 π⁺π⁻ 分布を予測する。
• 理論的予測を DM2 および MARK-III コラボレーションの実験データと比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 J/Ψ → φππ および J/Ψ → φK̄K 衰えにおける ππ および K̄K システムのインバリアント質量分布は、1.2 GeV までどのように振る舞うか？
• RQ2 スカラー形因子から明らかになるスカラー 0++ チャネルにおけるOZIルール違反の程度はどの程度か？
• RQ3 ππ および K̄K システムにおける最終状態相互作用は、再散乱効果によって正確にモデル化可能か？
• RQ4 理論的予測は、DM2 および MARK-III の実験データをどの程度よく再現するか？
• RQ5 SU(3) 対称性を用いて、φ 衰えのダイナミクスから J/Ψ → ωπ⁺π⁻ における S 波寄与を予測できるか？

主な発見

• ππ および K̄K システムの計算されたスカラー形因子は、DM2 および MARK-III の実験データと優れた一致を示している。
• 低エネルギー定数 L₄ʳ および L₆ʳ がゼロとは著しく異なることが判明し、0++ チャネルにおける強いOZI違反を示している。
• 直接的なOZI違反パラメータが非ゼロであるため、スカラー中間子の衰えにおけるOZIルールの破綻をさらに支持している。
• 2つの中間子系における最終状態再散乱効果は、観測されたインバリアント質量分布を再現するために不可欠である。
• J/Ψ → ωπ⁺π⁻ における π⁺π⁻ 分布の S 波寄与は、成功裏に予測され、0.7 GeV まで実験データと一致している。
• 本研究は、OZIルールがスカラー 0++ チャネルでは成立しないという強い証拠を提供しており、その普遍性に疑問を呈している。