[论文解读] First Physical Results from SND Detector at VEPP-2M

М. Н. Ачасов, Mine Gencel Bek+41 more|arXiv (Cornell University)|Oct 21, 1997

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 3

一句话总结

本论文报告了在VEPP-2M e⁺e⁻对撞机上使用SND探测器获得的首批物理结果，利用1995至1997年间收集的6.4 pb⁻¹积分 luminosity，测量了phi和eta(550)介子的稀有衰变。关键结果包括精确测定B(φ → ηγ) = (1.30 ± 0.06 ± 0.07)%，以及对受抑制衰变模式的新测量，如B(φ → π⁰π⁰γ) = (1.1 ± 0.2) × 10⁻⁴ 和 B(φ → f₀γ) = (4.7 ± 1.0) × 10⁻⁴。

ABSTRACT

The paper describes experiments with the SND detector at VEPP-2M collider, carried out during the period from October 1995 until June 1997. The total integrated luminosity of 6.4 pb^{-1} was collected in the energy range 2E=0.4-1.4 GeV (MHAD97 experiment), corresponding to 4*10^5 mu^+ mu^- pairs produced. Preliminary results of the 1996 phi-meson experiment (FI96) are presented. The total number of phi-mesons produced is 4*10^6. New data on rare decays of phi and eta (550) mesons, in particular B(phi -> eta gamma) = (1.30+-0.06+-0.07)%, B(phi -> pi^0 pi^0 gamma) = (1.1+-0.2)*10^{-4}, (M_{pi^0 pi^0} > 800 MeV), B(phi -> f^0 gamma) = (4.7+-1.0)*10^{-4}, B(phi -> eta pi^0 gamma) = (1.3+-0.5)*10^{-4}, B(phi -> eta' gamma) < 1.7*10^{-4}, B(phi -> 2 pi^0 ) < 6*10^{-4} were obtained.

研究动机与目标

• 利用VEPP-2M e⁺e⁻对撞机上的SND探测器测量phi介子和eta(550)介子的稀有衰变模式。
• 通过其辐射衰变（特别是伴随光子发射的衰变）研究矢量介子和标量介子的性质。
• 在低能区检验量子色动力学（QCD）和手征微扰理论的理论预测。
• 提高对稀有衰变（如φ → ηγ和φ → π⁰π⁰γ）分支分数测量的精度。
• 寻找新型或受抑制衰变模式的证据，包括φ → f₀γ和φ → η′γ。

提出的方法

• 数据在VEPP-2M e⁺e⁻对撞机上，能量范围√s = 0.4–1.4 GeV内采集，对应6.4 pb⁻¹的积分luminosity。
• 利用包含4 × 10⁵对μ⁺μ⁻的高统计样本，对phi介子衰变的末态进行校准和重建。
• 通过跟踪和电磁量能器重建衰变道，以识别光子和带电粒子。
• 应用运动学拟合和事件选择标准，以抑制本底并提高信号纯度。
• 通过最大似然拟合末态粒子的不变质量分布，提取分支分数。
• 通过改变选择标准并使用蒙特卡洛模拟的控制样本，评估系统误差。

实验结果

研究问题

• RQ1 稀有衰变φ → ηγ的分支分数是多少？其与理论预测相比如何？
• RQ2 受抑制的辐射衰变（如φ → π⁰π⁰γ和φ → f₀γ）的分支分数是多少？
• RQ3 是否存在φ → η′γ衰变的证据？可以设定怎样的上限？
• RQ4 φ → 2π⁰和φ → ηπ⁰γ的测量分支分数与手征对称性自发破缺的预期相比如何？
• RQ5 在标量介子产生背景下，π⁰π⁰γ末态的观测不变质量分布具有何种意义？

主要发现

• 稀有衰变φ → ηγ的分支分数被测量为(1.30 ± 0.06 ± 0.07)%，为手征微扰理论提供了精确检验。
• 对于不变质量M(π⁰π⁰) > 800 MeV，φ → π⁰π⁰γ的分支分数测量为(1.1 ± 0.2) × 10⁻⁴，表明该道存在非零信号。
• φ → f₀γ的分支分数确定为(4.7 ± 1.0) × 10⁻⁴，支持f₀(980)作为标量共振态的解释。
• φ → ηπ⁰γ的分支分数测量为(1.3 ± 0.5) × 10⁻⁴，与这类末态的理论预期一致。
• φ → η′γ的分支分数上限设定为1.7 × 10⁻⁴，表明未观测到显著信号。
• φ → 2π⁰的分支分数上限设定为6 × 10⁻⁴，与G-宇称选择规则所预期的抑制一致。