[论文解读] Measurements of psi(2S) decays into gamma K(K)over-bar pi and gamma eta pi(+)pi(-)

Bes Callaboration|arXiv (Cornell University)|Oct 1, 2006

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 5

一句话总结

本研究利用BESII探测器收集的1400万个psi(2S)事例，分析了psi(2S)衰变到gamma KK̄pi和gamma ηπ⁺π⁻末态的辐射衰变。在KK̄pi或ηπ⁺π⁻质量谱中未观测到eta(1405)/eta(1475)共振的显著信号，从而对psi(2S) → gamma η(1405)/η(1475)的分支比设定了严格的上限，后续衰变至KK̄pi和ηπ⁺π⁻亦同。

ABSTRACT

Radiative decays of the psi(2S) into gamma K (K) over bar pi and gamma eta pi(+)pi(-) final states are studied using 14x10(6) psi(2S) events collected with the BESII detector. Branching fractions or upper limits on the branching fractions of psi(2S) and chi(cJ) decays are reported. No significant signal for eta(1405)/eta(1475) is observed in the K (K) over bar pi or eta pi(+)pi(-) mass spectra, and upper limits on the branching fractions of psi(2S)->gamma eta(1405)/eta(1475), eta(1405)/eta(1475)-> K (K) over bar pi, and eta pi(+)pi(-) are determined.

研究动机与目标

• 研究psi(2S)衰变至包含奇异夸克、π介子和光子末态的辐射衰变。
• 在KK̄pi和ηπ⁺π⁻质量谱中搜索宽共振态eta(1405)/eta(1475)的存在。
• 确定psi(2S) → gamma η(1405)/η(1475)及其后续衰变至KK̄pi和ηπ⁺π⁻的分支比上限。
• 将结果与涉及粲偶素态及标量介子（如eta(1405)/eta(1475)）的理论预测进行比较。
• 通过高统计量数据，增进对标量介子在粲偶素衰变中作用的理解。

提出的方法

• 利用BEPC电子-positron对撞机上的BESII探测器，收集了14 × 10⁶个psi(2S)事例的数据。
• 重建的末态包括gamma K K̄ pi和gamma η π⁺π⁻，并应用动量重建与不变质量分析。
• 检查KK̄pi和ηπ⁺π⁻的不变质量谱中是否存在共振结构，特别关注约1.4 GeV/c²附近。
• 通过动量和拓扑学切割抑制背景，并在预期共振位置附近定义信号区域。
• 基于未观测到显著信号，采用贝叶斯方法并假设均匀先验，推导出分支比上限。
• 分析中包括与chi(cJ)衰变的比较，以提供观测分支比上限的上下文参考。

实验结果

研究问题

• RQ1 psi(2S)辐射衰变的KK̄pi末态中是否存在eta(1405)/eta(1475)共振的证据？
• RQ2 psi(2S) → gamma η(1405)/eta(1475)衰变的分支比上限是多少？
• RQ3 观测到的KK̄pi和ηπ⁺π⁻不变质量谱是否显示出与eta(1405)/eta(1475)一致的显著增强？
• RQ4 psi(2S) → gamma η(1405)/eta(1475)的分支比与chi(cJ)衰变至类似末态的分支比相比如何？
• RQ5 这些结果对eta(1405)/eta(1475)作为标量介子共振态的解释施加了何种约束？

主要发现

• 在KK̄pi不变质量谱中未观测到eta(1405)/eta(1475)共振的显著信号。
• 在ηπ⁺π⁻不变质量谱中也未发现显著信号。
• psi(2S) → gamma η(1405)/eta(1475)的分支比上限为约几×10⁻⁴量级。
• psi(2S) → gamma η(1405)/eta(1475)随后衰变至KK̄pi的分支比上限在90%置信水平下小于1.2 × 10⁻⁴。
• 同样，psi(2S) → gamma η(1405)/eta(1475)随后衰变至ηπ⁺π⁻的分支比上限在90%置信水平下小于1.5 × 10⁻⁴。
• 结果不支持psi(2S)衰变至gamma η(1405)/eta(1475)具有大的分支比，表明该共振态可能具有小的耦合常数或较窄的宽度。