[論文レビュー] Resonances of the systems \pi-\eta and \pi-\eta' in the reactions \pi-p --> \pi-\eta p and \pi-p --> \pi-\eta' p at COMPASS

T. Schlüter, D.I. Ryabchikov+2 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 8被引用数 1

ひとこと要約

本研究では、190 GeV/cの$\pi^-$p衝突におけるCOMPASSデータを用い、$|t| > 0.1$ GeV$^2$の条件で、$\pi$--$\bar{\eta}$および$\pi$--$\bar{\eta}'$系の部分波解析を実施した。D$_\pm$-波では$a_2(1320)$の顕著な寄与が、G$_\pm$-波では$a_4(2040)$の寄与が確認された。$\bar{\eta}'$生成ではP$_\pm$-波の強度が増強されており、P$_\pm$-波チャンネルにおける非同相寄与の証拠も示された。

ABSTRACT

We describe partial-wave analyses of the systems \pi-\eta and \pi-\eta' produced in interactions of a \pi- beam (190 GeV/c) with a liquid hydrogen target. The data were recorded during the 2008 COMPASS run, where a slow recoiling proton (|t|>0.1 GeV^2) was required by the trigger. We compare analyses of the \pi-\eta and \pi-\eta' data. Significant contributions can be attributed to the resonances a_2(1320), observed in the D_+-wave, and a_4(2040), observed in the G_+-wave. Between the two systems, we find similar compositions of the even partial waves D_+ and G_+ after taking phase-space factors into account, but a much enhanced P_+-wave in \pi-\eta'. Relative phase-differences indicate a large incoherent contribution of in the P_+-wave of the \eta'\pi- system, but other interpretations are not excluded. The known resonances a_2(1320), a_4(2040) and their parameters could be extracted from the data; their branchings are found to roughly agree with predictions from \eta\eta' mixing.

研究の動機と目的

• 190 GeV/cの$\pi^-$p散乱で生成される$\pi$--$\bar{\eta}$および$\pi$--$\bar{\eta}'$系の力学的性質を調査すること。
• 部分波解析を用いて、$\bar{\eta}$および$\bar{\eta}'$最終状態における共鳴状態の寄与を特定・抽出すること。
• 偶数部分波（D$_\pm$、G$_\pm$）の組成と、$\bar{\eta}$および$\bar{\eta}'$系におけるP$_\pm$-波の強度を比較すること。
• $\bar{\eta}'$系のP$_\pm$-波チャンネルにおける非同相寄与の役割を評価すること。
• $\bar{\eta}$--$\bar{\eta}'$混合からの予測と、共鳴状態の分岐比の整合性を評価すること。

提案手法

• 2008年のCOMPASS実験データを用い、190 GeV/cの$\pi^-$p衝突から得られた$\pi$--$\bar{\eta}$および$\pi$--$\bar{\eta}'$系に対して部分波解析を実施した。
• 排他的最終状態を分離するために、$|t| > 0.1$ GeV$^2$を満たす遅い再結合陽子を要件とするトリガを適用した。
• 最終状態相互作用をスピン・宇井数を有する部分波（P、D、Gなど）に分解するための振幅解析を実施した。
• 相空間補正を用いて、$\bar{\eta}$および$\bar{\eta}'$系における偶数部分波（D$_\pm$、G$_\pm$）の相対的寄与を比較した。
• D$_\pm$波およびG$_\pm$波における振幅フィットから、$a_2(1320)$および$a_4(2040)$の共鳴パラメータを抽出した。
• 波間の相対位相差を評価し、特に$\bar{\eta}'$系のP$_\pm$-波チャンネルにおける非同相寄与の有無を推察した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 どの共鳴状態が$\pi^-$p散乱における$\pi$--$\bar{\eta}$および$\pi$--$\bar{\eta}'$系に顕著に寄与しているか？
• RQ2 相空間補正を加えた後、$\bar{\eta}$および$\bar{\eta}'$系の部分波組成はどのように比較できるか？
• RQ3 $\bar{\eta}'$系では$\bar{\eta}$系と比較してP$_\pm$-波の強度が顕著に増強されているが、その原因は何か？
• RQ4 測定された共鳴状態の分岐比は、$\bar{\eta}$--$\bar{\eta}'$混合からの予測とどの程度整合しているか？
• RQ5 $\bar{\eta}'$系のP$_\pm$-波チャンネルに非同相寄与の証拠があるか？ これは力学的性質にどのような意味を持つのか？

主な発見

• $a_2(1320)$共鳴状態は、$\bar{\eta}$および$\bar{\eta}'$系の両方のD$_\pm$-波振幅で明確に同定された。
• $a_4(2040)$共鳴状態はG$_\pm$-波振幅に観測され、両系において顕著な強度を示した。
• 相空間補正を施した後、$\bar{\eta}$および$\bar{\eta}'$系における偶数部分波（D$_\pm$、G$_\pm$）の組成は類似していた。
• $\bar{\eta}'$系のP$_\pm$-波振幅は、$\bar{\eta}$系と比較して顕著に増強されていた。
• $\bar{\eta}'$系のP$_\pm$-波チャンネルにおける相対位相差は、大きな非同相寄与を示唆しているが、他の解釈も可能性として残っている。
• $a_2(1320)$および$a_4(2040)$の分岐比は、$\bar{\eta}$--$\bar{\eta}'$混合からの予測と概ね整合していた。