[论文解读] Antiproton-proton resonant like channels in J/Psi decays into photon, proton and antiproton

B. Loiseau, S. Wycech|arXiv (Cornell University)|Nov 16, 2004

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions参考文献 4被引用 7

一句话总结

本文利用传统的 $N\bar{N}$ 势模型解释了 BES 合作组在 $J/\psi \to \gamma p\bar{p}$ 衰变中观测到的近阈值增强现象。结果表明，$p\bar{p}$ 系统中的 $^{11}S_0$ 绑定态和 $^{13}P_0$ 共振态——尤其是巴黎 04 势——能很好地拟合实验数据，其中 $^{13}P_0$ 共振态源于一粒子交换产生的吸引力。

ABSTRACT

The BES collaboration has recently observed a strong enhancement close to the proton-antiproton threshold in the J/Psi decays into photon, proton and antiproton. Such a structure can be explained by a traditional nucleon-antinucleon model. The near threshold 1S0 bound state and/or the well-established 3P0 resonant state found in this nucleon-antinucleon interaction can adequately describe the BES data.

研究动机与目标

• 解释 BES 合作组观测到的 $J/\psi \to \gamma p\bar{p}$ 衰变中近阈值增强现象。
• 研究传统 $N\bar{N}$ 相互作用是否能解释观测到的 $p\bar{p}$ 不变量质量增强。
• 评估末态相互作用在塑造近阈值附近 $p\bar{p}$ 不变量质量谱中的作用。
• 确定 $N\bar{N}$ 系统中的 $^{11}S_0$ 绑定态或 $^{13}P_0$ 共振态是否能为数据提供合理解释。

提出的方法

• 采用包含 LEAR 和反质子原子数据的更新版巴黎 $N\bar{N}$ 势模型。
• 应用 $J^{PC}$ 守恒，将允许的 $p\bar{p}$ 末态限制为 $^{1}S_{0}$、$^{3}P_{0}$ 和 $^{3}P_{1}$ 分波。
• 采用多通道 S 波 K 矩阵形式描述末态相互作用，其中转换振幅为 $T_{if} = (A_{if}/A_{ff})T_{ff}$。
• 将形成振幅 $C$ 参数化为 $|C(x)|^2 = q_f(c_0 + c_1 x)$，其中 $x = M_{p\bar{p}} - 2m_p$。
• 通过在 $x = 7$ MeV 和 $x = 66.2$ MeV 处拟合 BES 实验数据，确定参数 $c_0$ 和 $c_1$ 以重现观测到的增强。
• 将 $^{1}S_0$ 和 $^{3}P_0$ 波的 $|t_L|^2$ 因子与 BES 不变量质量分布进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 $N\bar{N}$ 系统中的 $^{11}S_0$ 绑定态能否解释 $J/\psi \to \gamma p\bar{p}$ 衰变中近阈值的 $p\bar{p}$ 增强？
• RQ2 $N\bar{N}$ 相互作用中的 $^{13}P_0$ 共振态是否能良好描述 BES 实验数据？
• RQ3 不同版本的巴黎 $N\bar{N}$ 势（巴黎 82、94、99、04）在拟合 BES 数据方面表现如何比较？
• RQ4 末态相互作用在塑造近阈值附近 $p\bar{p}$ 不变量质量谱中起什么作用？
• RQ5 观测到的增强是否与 BES 拟合中使用的 Breit-Wigner 共振形式一致？

主要发现

• $N\bar{N}$ 系统中巴黎 04 势的 $^{11}S_0$ 绑定态位于 $x = -4.8$ MeV 处，宽度为 $\Gamma = 52.5$ MeV。
• 所有巴黎模型中 $^{13}P_0$ 共振态的质量约为 1876 MeV，宽度约为 10 MeV。
• $^{13}P_0$ 共振态可归因于 $N\bar{N}$ 相互作用中的一粒子交换产生的强吸引力。
• 采用 $c_0 = 1.18599$ 和 $c_1 = 0.00299$ 的 $^{1}S_0$ 末态因子在阈值附近能很好地重现 BES 数据。
• 采用 $c_0 = 2.5206$ 和 $c_1 = 0.0269$ 的 $^{3}P_0$ 末态因子同样能良好拟合 BES 数据。
• 包含反质子原子数据的巴黎 04 势在所测试的模型中与 BES 数据的符合度最佳。