[論文レビュー] Study of pbar-p -> eta-eta-pizero-pizero in flight

A. V. Anisovich, C.A. Baker. C.J. Batty+5 more|arXiv (Cornell University)|Sep 29, 2011

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、反プロトン反応 ¯pp → ηηπ⁰π⁰ において、1880 ± 20 MeV のエネルギーで I = 1、JP C = 2−+ の新しい共鳴状態が観測され、幅は 255 ± 45 MeV であると報告している。この共鳴状態は、a₂(1320)η に強く崩壊する。この共鳴状態は、π₂(1670) の高エネルギー尾部とは整合せず、a₂(1320)η への強い結合は、η₂(1860) の I = 1 パートナーである可能性を示唆し、フラックスチューブ模型におけるハイブリッドメソン解釈を支持する。

ABSTRACT

An analysis of data on pbar-p -> eta-eta-pizero-pizero is presented at pbar beam momenta 600 to 1940 MeV/c. There is evidence for an I = 1, J^PC = 2^-+ resonance in eta-eta-pizero with mass M = 1880 +- 20 MeV and width 255 +- 45 MeV, decaying strongly a2(1320)-eta; it is too strong to be explained as the high mass tail of \pi_2(1670) -> a2(1320)-eta. There is tentative evidence also for weak decays to f_0(1500)\pi. It makes a natural partner to the eta 2(1860).

研究の動機と目的

• 反プロトン反応 ¯pp → ηηπ⁰π⁰ において、I = 1、JP C = 2−+ の共鳴状態が ηηπ⁰ に崩壊するのを探索すること。
• 1880 MeV で観測された共鳴状態が、π₂(1670) 共鳴状態の高エネルギー尾部であるかどうかを特定すること。
• 共鳴状態の量子数と崩壊構造、特に a₂(1320)η への結合の性質を調査すること。
• η₂(1860) が f₂(1270)η や a₂(1320)π に強く崩壊することと比較し、共鳴状態の性質を検討すること。
• 2200 MeV 付近に、JP C = 1++ または 2++ の共鳴状態が a₂(1320)η に崩壊する可能性があるかどうかを評価すること。

提案手法

• 8光子終状態の運動量フィッティングに 7C および 8C フィッティングを用い、90% 以上の信頼度を持つ ηηπ⁰π⁰ イベントを同定する。
• 43 個の排他的 γ チャネルのモンテカルロシミュレーションを用いたバックグラウンド除去を行い、クロストークを補正し、検出効率を正規化するため、43×43 の連立一次方程式を解く。
• 複数の共鳴崩壊チャネルを含む振幅解析フィッティングを実施し、π₂(1880) → a₂(1320)η、f₀(1500)σ、f₁(1285)η、π(1800)π などの崩壊を考慮する。PDG の質量と幅を用いる。
• スピン-2 共鳴状態のヘリシティ振幅をフィッティングするため、ウィック回転技術を用い、ヘリシティ状態 0、±1、±2 を仮定して生成をモデル化する。
• JP C = 1++ と 2++ の対数尤度フィッティングを比較し、1525–1940 MeV/c のデータから量子数を区別する。
• 代替モデルとして、π₂(1670) を高エネルギー尾部として扱い、フラッティーパラメータ化と断面積抑制効果を用いて検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ¯pp → ηηπ⁰π⁰ において観測された 1880 MeV の共鳴状態は、π₂(1670) 共鳴状態の高エネルギー尾部であるか？
• RQ2 1880 MeV 共鳴状態の量子数 (JP C) は何か？ 1++ または 2++ と整合するか？
• RQ3 共鳴状態は主に a₂(1320)η に崩壊するか？ その崩壊が十分に強く、他の説明を除外できるか？
• RQ4 1880 MeV 状態は η₂(1860) の I = 1 パートナーであり、ハイブリッドメソン解釈を支持するか？
• RQ5 2200 MeV 付近に a₂(1320)η に崩壊する第二の共鳴状態が存在する証拠はあるか？ その量子数は何か？

主な発見

• I = 1、JP C = 2−+ の新しい共鳴状態が M = 1880 ± 20 MeV で観測され、幅は 255 ± 45 MeV であり、a₂(1320)η に強く崩壊する。
• この共鳴状態は、π₂(1670) の高エネルギー尾部として説明できない。π₂(1670) → a₂(1320)η の予測断面積は 0.7 µb にとどまり、観測された断面積は 5–10 倍も大きい。
• 振幅解析により、a₂(1320)η への崩壊が、断面積抑制や干渉効果では説明できないほど強いことが示された。
• f₀(1500)π への弱い崩壊モードの兆候は見られたが、これは 3σ の効果にとどまり、統計的に有意ではない。
• 2200 MeV 付近に第二の共鳴状態が示唆されるが、その量子数（1++ 対 2++）は現在のデータでは区別できない。
• この共鳴状態は、η₂(1860) の自然なパートナーと特定され、フラックスチューブ模型におけるハイブリッドメソン解釈を支持する。