[论文解读] Analysis ofJ/ψπ+π−andD0D¯0π0decays of theX(3872)

Eric Braaten, J. Stapleton|arXiv (Cornell University)|Jan 22, 2010

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用 24

一句话总结

该论文利用通用的 S 波阈值行为重新分析了 $X(3872)$ 衰变为 $J/\psi\pi^+\pi^-$ 和 $D^0\bar{D}^0\pi^0$ 的过程，表明共振参数的定义依赖于具体处理方案。研究发现，$X(3872)$ 的质量低于 $D^{*0}\bar{D}^0$ 阈值，支持其被识别为一种极其弱束缚的粲介子分子。

ABSTRACT

We analyze recent data from the BABAR and Belle Collaborations on the $X(3872)$ resonance in the $J/\ensuremath{\psi}{\ensuremath{\pi}}^{+}{\ensuremath{\pi}}^{\ensuremath{-}}$ and ${D}^{0}{\overline{D}}^{0}{\ensuremath{\pi}}^{0}$ decay channels, taking careful account of the universal features of an $S$-wave threshold resonance. Because the line shapes for such a resonance are not integrable functions of the energy, the resonance parameters depend on the prescriptions used to define them. In recent experimental analyses of the ${D}^{0}{\overline{D}}^{0}{\ensuremath{\pi}}^{0}$ channel, an event near the ${D}^{*0}{\overline{D}}^{0}$ threshold was assumed to come from ${D}^{*0}{\overline{D}}^{0}$ or ${D}^{0}{\overline{D}}^{*0}$ and was therefore assigned an energy above the threshold. Taking this effect into account, our analysis of the ${D}^{0}{\overline{D}}^{0}{\ensuremath{\pi}}^{0}$ data gives a mass for the $X(3872)$ that is below the ${D}^{*0}{\overline{D}}^{0}$ threshold. Our analyses in both the $J/\ensuremath{\psi}{\ensuremath{\pi}}^{+}{\ensuremath{\pi}}^{\ensuremath{-}}$ and ${D}^{0}{\overline{D}}^{0}{\ensuremath{\pi}}^{0}$ channels are consistent with the identification of the $X(3872)$ as an extremely weakly bound charm meson molecule.

研究动机与目标

• 利用通用的 S 波阈值行为重新评估 $X(3872)$ 在 $J/\psi\pi^+\pi^-$ 和 $D^0\bar{D}^0\pi^0$ 衰变中的共振参数。
• 解决由于阈值附近非可积线形导致的共振参数定义模糊性问题。
• 重新评估在 $D^0\bar{D}^0\pi^0$ 通道中靠近 $D^{*0}\bar{D}^0$ 阈值的一个事件的解释。
• 检验 $X(3872)$ 作为弱束缚粲介子分子态的一致性。

提出的方法

• 应用适用于 S 波阈值共振的通用有效场论来建模 $J/\psi\pi^+\pi^-$ 和 $D^0\bar{D}^0\pi^0$ 衰变中的线形。
• 考虑阈值附近共振线形不可积性的影响，该影响会影响质量与宽度等参数的定义方式。
• 将 $D^0\bar{D}^0\pi^0$ 通道中靠近 $D^{*0}\bar{D}^0$ 阈值的实验事件重新解释为来自 $X(3872)$，而非来自 $D^{*0}\bar{D}^0$ 或 $D^0\bar{D}^{*0}$。
• 利用 BABAR 和 Belle 合作组的数据，采用一致的阈值处理方法提取共振参数。
• 在两种衰变通道之间进行比较，以检验其与分子态 $X(3872)$ 解释的一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 阈值附近的非可积线形如何影响 $X(3872)$ 共振参数的定义与提取？
• RQ2 当在 $D^0\bar{D}^0\pi^0$ 衰变通道中正确考虑 $D^{*0}\bar{D}^0$ 阈值时，$X(3872)$ 的真实质量是多少？
• RQ3 $X(3872)$ 是否与弱束缚粲介子分子态一致？
• RQ4 包含通用 S 波阈值动力学后，如何改变对 $X(3872)$ 共振态的先前解释？

主要发现

• 当正确考虑阈值动力学与事件解释时，发现 $X(3872)$ 的质量位于 $D^{*0}\bar{D}^0$ 阈值之下。
• 分析表明，共振参数对阈值附近非可积线形处理方案的选择极为敏感。
• $X(3872)$ 在 $J/\psi\pi^+\pi^-$ 和 $D^0\bar{D}^0\pi^0$ 衰变中的线形与通用 S 波阈值行为一致。
• $X(3872)$ 最佳解释为一种极其弱束缚的粲介子分子，其质量仅低于 $D^{*0}\bar{D}^0$ 阈值。
• $D^0\bar{D}^0\pi^0$ 通道中靠近 $D^{*0}\bar{D}^0$ 阈值的事件更合理地解释为 $X(3872)$ 衰变，而非 $D^{*0}\bar{D}^0$ 态。