[논문 리뷰] Measurements of psi(2S) decays into phi pi0, phi eta, phi eta-prime omega eta, and omega eta-prime

F. De Mori, S. S. Fang외 203명|arXiv (Cornell University)|2004. 12. 01.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 8

한 줄 요약

이 연구는 BESII 검출기에서 수집한 1,400만 개의 psi(2S) 이벤트를 사용하여, 벡터-표승(final states)인 phi eta, phi eta', 및 omega eta'로의 psi(2S) 붕괴의 분지율을 측정한다. 측정된 분지율은 각각 phi eta에 대해 (3.3±1.1±0.5)×10⁻⁵, phi eta'에 대해 (3.1±1.4±0.7)×10⁻⁵, omega eta'에 대해 (3.2⁻².⁰⁺².⁴±0.7)×10⁻⁵이며, phi pi⁰ 및 omega eta로의 붕괴에 대한 상한값도 포함되어 있다. 이러한 결과는 양자색역학의 섭동 이론에서의 '12% 규칙'을 검증하는 데 사용된다.

ABSTRACT

Decays of the {psi}(2S) into vector plus pseudoscalar meson final states have been studied with 14x10{sup 6} {psi}(2S) events collected with the BESII detector. Branching fractions of {psi}(2S){yields}{phi}{eta}, {phi}{eta}{sup '}, and {omega}{eta}{sup '}, and upper limits of {psi}(2S){yields}{phi}{pi}{sup 0} and {omega}{eta} are obtained: B({psi}(2S){yields}{phi}{eta})=(3.3{+-}1.1{+-}0.5)x10{sup -5}, B({psi}(2S){yields}{phi}{eta}{sup '})=(3.1{+-}1.4{+-}0.7)x10{sup -5}, and B({psi}(2S){yields}{omega}{eta}{sup '})=(3.2{sub -2.0}{sup +2.4}{+-}0.7)x10{sup -5}; and B({psi}(2S){yields}{phi}{pi}{sup 0})<0.40x10{sup -5}, and B({psi}(2S){yields}{omega}{eta})<3.1x10{sup -5} at the 90% C.L. These results are used to test the perturbative QCD ''12% rule.''.

연구 동기 및 목표

• psi(2S)가 phi eta, phi eta', 및 omega eta'와 같은 벡터-표승 메손 최종 상태로 붕괴하는 분지율을 측정하는 것.
• 90% 신뢰수준에서 psi(2S) → phi pi⁰ 및 psi(2S) → omega eta 붕괴 모드에 대한 상한값을 설정하는 것.
• psi(2S) 붕괴에서의 실험적 분지율 데이터를 사용하여 섭동 QCD의 '12% 규칙'을 검증하는 것.
• 층류 붕괴 분지율 측정의 정밀도를 향상시키는 것.

제안 방법

• 데이터는 BESII 검출기를 사용하여 수집되었으며, 총 14×10⁶개의 psi(2S) 이벤트를 기록하였다.
• 최종 상태는 phi → K⁺K⁻, eta → γγ, eta' → γη, omega → π⁺π⁻π⁰와 같은 붕괴 생성입자를 식별하여 재구성하였다.
• 관측된 질량 분포의 재구성 및 정점 피팅을 포함한 운동량 및 위상 선택 기준을 사용하여 배경를 억제하였다.
• 재구성된 관측 질량 분포에 대한 최대우도 적합을 통해 분지율을 추출하였다.
• 선택 기준를 변화시키고, 대체 신호 및 배경 모델을 사용하여 체계적 불확실성을 평가하였다.
• 측정된 결과를 섭동 QCD의 '12% 규칙' 예측과 비교하여 그 타당성을 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 BESII 실험에서 psi(2S) → phi eta의 분지율은 얼마인가요?
• RQ2 90% 신뢰수준에서 psi(2S) → phi pi⁰ 및 psi(2S) → omega eta에 대한 상한값은 무엇인가요?
• RQ3 psi(2S) → phi eta', phi eta, 및 omega eta'의 측정된 분지율은 섭동 QCD의 '12% 규칙' 예측과 어떻게 비교되나요?
• RQ4 이러한 관측된 분지율은 층류 붕괴 역학의 맥락에서 어떤 의미를 갖나요?

주요 결과

• psi(2S) → phi eta의 분지율은 (3.3±1.1±0.5)×10⁻⁵로 측정되었다.
• psi(2S) → phi eta'의 분지율은 (3.1±1.4±0.7)×10⁻⁵로 측정되었다.
• psi(2S) → omega eta'의 분지율은 (3.2⁻².⁰⁺².⁴±0.7)×10⁻⁵로 측정되었다.
• psi(2S) → phi pi⁰에 대한 상한값은 90% 신뢰수준에서 0.40×10⁻⁵ 이하이다.
• psi(2S) → omega eta에 대한 상한값은 90% 신뢰수준에서 3.1×10⁻⁵ 이하이다.
• 측정된 분지율은 섭동 QCD의 '12% 규칙'을 검증하는 데 사용되었으며, 그 타당성에 대한 실험적 제약 조건을 제공한다.