[论文解读] Search for Strange Pentaquark Production in e+e- Annihilations at sqrt(s)=10.58 GeV and in Upsilon(4S) Decays

The BABAR Collaboration, B. Aubert|ArXiv.org|Aug 15, 2004

High-Energy Particle Collisions Research被引用 5

一句话总结

本研究利用在 √s = 10.58 GeV 下的 123 fb⁻¹ e⁺e⁻ 安静数据以及 Υ(4S) 衰变数据，对奇异五价子——特别是 Θ⁺(1540) 和 Ξ₅⁻⁻(1860) 态——进行了初步搜索。未发现这些态的证据，其包含产生率的 95% 置信水平上限分别设定为每 q̄q 事件 1.1×10⁻⁴ 和 1.0×10⁻⁵，远低于类似质量普通重子的典型产生率。

ABSTRACT

We present an inclusive search for strange pentaquark production in e+e- interactions at a center-of-mass energy of 10.58 GeV using 123 fb-1 of data collected with the BaBar detector. We look for the states that have been reported previously: the Theta+(1540), interpreted as a ududsbar state; and the Xi--(1860) and Xi0(1860), candidate dsdsubar and uss(uubar+ddbar) states, respectively. In addition we search for other members of the antidecuplet and corresponding octet to which these states are thought to belong. We find no evidence for the production of such states and set preliminary limits on their production cross sections as functions of c.m. momentum. The corresponding limits on the Theta+(1540) and Xi--(1860) rates per e+e- to qqbar event are well below the rates measured for ordinary baryons of similar mass.

研究动机与目标

• 测试先前实验报道的奇异五价子态（包括 Θ⁺(1540) 和 Ξ₅⁻⁻(1860)）的存在性。
• 研究这些态在 √s = 10.58 GeV 的 e⁺e⁻ 安静过程及 Υ(4S) 衰变中的产生行为。
• 利用高统计量的 B A B AR 数据，对这些五价子的包含产生率设定上限。
• 将搜索范围扩展至夸克模型分类所预测的抗十重态和八重态多重态的其他成员。

提出的方法

• 在 √s = 10.58 GeV 的 e⁺e⁻ 安静过程中，利用 B A B AR 探测器收集的 123 fb⁻¹ 数据，执行一次包含性搜索。
• 重建与已报道五价子态相关的衰变道的不变质量分布，包括 K⁻p、K̄₀(1430)⁻p 和 K̄₀(1430)⁻K̄₀(1430)⁻p。
• 利用蒙特卡罗模拟和控制样本对背景进行建模，不变质量分辨率优于候选态报告的宽度。
• 在假设 Θ₅⁺ 分支比为 1/4 和 Ξ₅⁻⁻ 分支比为 1/2 的前提下，计算 95% 置信水平的产生率上限。
• 通过考虑分支比在 0 到 1/3 之间的范围，对 Ξ₅⁻ 和 Ξ₅⁰ 态的抗十重态与八重态态之间可能的混合进行分析。
• 将上限表示为质心系动量的函数，并与已知重子产生率进行比较，以评估其显著性。

实验结果

研究问题

• RQ1 Θ⁺(1540) 和 Ξ₅⁻⁻(1860) 五价子态是否在 √s = 10.58 GeV 的 e⁺e⁻ 安静过程中出现？
• RQ2 在 e⁺e⁻ → q̄q 和 Υ(4S) 衰变中，这些奇异态的包含产生率上限是多少？
• RQ3 在接近 1540 MeV/c² 或 1860 MeV/c² 的质量范围内，五价子多重态中是否存在其他窄共振态？
• RQ4 这些五价子的产生率与相似质量的普通重子相比如何？
• RQ5 对更高质量五价子态向已观测衰变道的分支比可施加何种约束？

主要发现

• 在 √s = 10.58 GeV 的 123 fb⁻¹ e⁺e⁻ 安静数据中，未发现 Θ⁺(1540) 或 Ξ₅⁻⁻(1860) 五价子态的证据。
• 在假设分支比为 1/4 的前提下，Θ₅⁺ 产生率的 95% 置信水平上限为每 e⁺e⁻ → q̄q 事件 1.1×10⁻⁴。
• 在假设分支比为 1/2 的前提下，Ξ₅⁻⁻ 产生率的 95% 置信水平上限为每 e⁺e⁻ → q̄q 事件 1.0×10⁻⁵。
• 对于 Ξ₅⁻ 和 Ξ₅⁰ 态，最佳可能的上限为每事件 15×10⁻⁵（假设分支比为 1/3），高于预期的 4×10⁻⁵ 速率。
• 该分析对宽度低于实验分辨率的窄态具有灵敏度，证实了在 1540–1860 MeV/c² 质量范围内不存在新的窄共振态。
• 测量得到的上限远低于相似质量普通重子的典型产生率，分别为八重态和十重态态的 ~8×10⁻⁴ 和 ~4×10⁻⁵。