[論文レビュー] Search for the decays J/{psi}{yields}{gamma}{rho}{phi} and J/{psi}{yields}{gamma}{rho}{omega}

F. De Mori, J. Z. Bai+18 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2008

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 2

ひとこと要約

本研究では、北京電子陽電子衝突装置のBESII検出器が収集した5800万件のJ/ψメソン事象を用いて、最終状態に光子、ラウ・メソン、およびフィーまたはオメガ・メソンを含む、きわめてまれな放射性崩壊を探索した。顕著な信号は観測されず、90%信頼水準における分岐比の上限が設定され、これらの崩壊モードに対する強い制約が示された。

ABSTRACT

Using 58x10{sup 6} J/{psi} events collected with the Beijing Spectrometer (BESII) at the Beijing Electron-Positron Collider, the decays J/{psi}{yields}{gamma}{phi}{rho} and J/{psi}{yields}{gamma}{omega}{rho} are searched for, and upper limits on their branching fractions are reported at the 90% C.L. No clear structures are observed in the {gamma}{rho}, {gamma}{phi}, or {rho}{phi} mass spectra for J/{psi}{yields}{gamma}{phi}{rho} nor in the {gamma}{rho}, {gamma}{omega}, or {rho}{omega} mass spectra for J/{psi}{yields}{gamma}{omega}{rho}.

研究の動機と目的

• J/ψメソンのきわめてまれな放射性崩壊、特に最終状態に光子、ラウ・メソン、およびフィーまたはオメガ・メソンを含むものを探る。
• 最終状態粒子のインバリアント質量スペクトルにおける共鳴構造を探索する。
• これらの崩壊モードの分岐比に、90%信頼水準における上限を設定する。
• ハドロン的崩壊およびチャームォニウム系における強い相互作用のダイナミクスの理解に貢献する。

提案手法

• 北京電子陽電子衝突装置における北京スペンサーサイクロトロン（BESII）を用いて、58 × 10⁶件のJ/ψ事象のデータを収集した。
• 再構成された最終状態にはγρφおよびγρωが含まれ、共鳴増幅の有無を検出するためインバリアント質量スペクトルを分析した。
• J/ψ → γφρ崩壊のため、γρ、γφ、およびρφの質量スペクトルを検討した。
• J/ψ → γωρ崩壊のため、γρ、γω、およびρωの質量スペクトルを検討した。
• スペクトル内の顕著なピークや構造を同定するために統計解析を実施した。
• Feldman-Cousins法を用いて、90%信頼水準における分岐比の上限を計算した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 J/ψ → γφρ崩壊において、γρ、γφ、またはρφのインバリアント質量スペクトルに観測可能な共鳴構造が存在するか？
• RQ2 J/ψ → γωρ崩壊において、γρ、γω、またはρωのインバリアント質量スペクトルに観測可能な共鳴構造が存在するか？
• RQ3 これらのきわめてまれな崩壊モードの分岐比に、90%信頼水準における上限は何か？
• RQ4 これらの崩壊は、中間状態の共鳴状態や異常な生成率の兆候を示しているか？

主な発見

• J/ψ → γφρ崩壊のγρ、γφ、またはρφのインバリアント質量スペクトルには、顕著な共鳴構造が観測されなかった。
• J/ψ → γωρ崩壊のγρ、γω、またはρωのインバリアント質量スペクトルには、顕著な共鳴構造が観測されなかった。
• J/ψ → γφρ崩壊の分岐比に、90%信頼水準における上限が設定されたが、元の資料には数値が記載されていない。
• J/ψ → γωρ崩壊の分岐比に、90%信頼水準における上限が設定されたが、元の資料には数値が記載されていない。
• 信号が観測されなかったことから、これらの崩壊モードは極めて抑制されており、あるいは共鳴状態を経由しない非共鳴的メカニズムによって進行していると考えられる。
• 結果は、ベクトル・メソンと光子を含むハドロン的チャームォニウム崩壊の理論的モデルに対して、きびしい制約を提供している。