[论文解读] Asymmetries in the production of lambda zero, cascade minus, and omega minus hyperons in 500 GeV/c pi minus-Nucleon Interactions

E. M. Aitala|ArXiv.org|Sep 6, 2000

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 10

一句话总结

本研究在费米实验室E791实验中，对500 GeV/c π⁻-核子相互作用中Λ⁰、Ξ⁻和Ω⁻超子的粒子-反粒子产生不对称性进行了迄今最精确的测量。利用大量数据样本和高精度轨迹测量，即使在x_F = 0处也观测到显著的不对称性，强烈表明由价夸克组成和再组合动力学驱动的领先粒子效应，尤其在目标碎片化区域（x_F < 0）表现明显。

ABSTRACT

Using data from Fermilab fixed-target experiment E791, we have measured particle-antiparticle production asymmetries for lambda zero, cascade minus, and omega minus hyperons in pi minus-nucleon interactions at 500 GeV/c. The asymmetries are measured as functions of Feynman-x (x_F) and pt^2 over the ranges of -0.12 GE x_F LE 0.12 and 0 GE pt^2 LE 4 (GeV/c)^2. We find substantial asymmetries, even at x_F = 0. We also observe leading-particle- type asymmetries which qualitatively agree with theoretical predictions.

研究动机与目标

• 测量高能π⁻-核子相互作用中Λ⁰、Ξ⁻和Ω⁻超子的粒子-反粒子产生不对称性。
• 研究领先粒子效应和夸克再组合在固定靶能量下奇异数产生中的作用。
• 检验非微扰QCD效应在超子-反超子产生不对称性中的理论模型。
• 研究不对称性在中心区域（|x_F| ≤ 0.12）对费曼-x（x_F）和横动量平方（p_T²）的依赖性。
• 评估伴随产生奇异夸克和能量阈值在重子-反重子产生中的贡献。

提出的方法

• 使用费米实验室E791固定靶谱仪，以500 GeV/c的π⁻束流轰击薄箔（铂和金刚石）及核子靶，收集数据。
• 实验采用大接受度双磁铁谱仪，配备多丝正比室（MWPC）、硅微条探测器（SMD）、漂移室和量能器，用于粒子识别与轨迹重建。
• 通过具有横向能量触发的快速数据采集系统记录了约2×10¹⁰个事例，实现了对超子衰变的高统计分析。
• 通过精确的顶点和动量重建，利用衰变顶点（如Λ⁰ → pπ⁻，Ξ⁻ → Λ⁰π⁻，Ω⁻ → Ξ⁰K⁻）对超子进行重建。
• 在-0.12 ≤ x_F ≤ 0.12和0 ≤ p_T² ≤ 4 (GeV/c)²范围内，测量了不对称性随x_F和p_T²的变化。
• 对束流中的K⁰污染和探测器效应（尤其在中心区域）进行了系统性修正。

实验结果

研究问题

• RQ1 在500 GeV/c的π⁻-核子碰撞中，Λ⁰–Λ̄⁰产生不对称性的大小及其对x_F的依赖关系如何？
• RQ2 Ξ⁻–Ξ⁺和Ω⁻–Ω⁺产生不对称性的比较如何？它们揭示了关于领先粒子效应的哪些信息？
• RQ3 能量阈值和伴随产生奇异夸克在x_F = 0附近的不对称性中贡献有多大？
• RQ4 所测得的不对称性与Pythia/Jetset模型及夸克再组合模型的预测相比如何？
• RQ5 在中心x_F区域是否存在不对称性与横动量（p_T²）之间的关联？

主要发现

• 即使在x_F = 0处也观测到显著的粒子-反粒子产生不对称性，Λ⁰和Ξ⁻的不对称性值在0.08至0.18之间。
• Λ⁰–Λ̄⁰不对称性在x_F < 0区域（目标碎片化区域）急剧上升，与靶核子共享价夸克的领先粒子效应一致。
• Ξ⁻–Ξ⁺不对称性在正向和反向区域均随| x_F |增加而增大，因为Ξ⁻与束流（π⁻）和靶（p, n）均共享一个价夸克，而Ξ⁺则不共享。
• Ω⁻–Ω⁺不对称性在x_F范围内基本保持恒定，与束流或靶均无价夸克重叠一致，尽管观测到微弱的正不对称性。
• Λ⁰和Ξ⁻不对称性曲线在x_F ≈ 0.02处相交，且在较大正x_F区域，Ξ⁻的不对称性显著大于Λ⁰。
• Pythia/Jetset模型无法再现x_F = 0附近的观测不对称性，表明领先粒子效应和夸克再组合的作用比当前模型所考虑的更为显著。