[论文解读] Further evidence for N(1900)P_{13} from photoproduction of hyperons

V. A. Nikonov, A. V. Anisovich+3 more|arXiv (Cornell University)|Jul 24, 2007

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用 4

一句话总结

本文利用新获取的CLAS实验数据，对超子光致产生过程（$\gamma p \to \Lambda K^+, \Sigma^0 K^+$）中的双极化可观测量提供了关于$N(1900)P_{13}$共振态的进一步证据。对多种光致及强子诱导反应的分析揭示了两类解，两者均要求存在$N(1900)P_{13}$共振态，其极点位置为$(1915 \pm 50) - i(90 \pm 25)$ MeV，证实了其作为对称三夸克模型所预测的2星共振态的存在，但与二夸克-夸克模型的预测不符。

ABSTRACT

We report further evidence for $N(1900)P_{13}$ from an analysis of a large variety of photo- and pion-induced reactions, in particular from the new CLAS measurements of double polarization observables for photoproduction of hyperons. The data are consistent with two classes of solutions both requiring contributions from $N(1900)P_{13}$ but giving different $N(1900)P_{13}$ pole positions. $(M-iΓ/2) = (1915\pm50)-i(90\pm25)$ MeV covers both solutions. The small elasticity of 10% or less explains why it was difficult to observe the state in $πN$ elastic scattering. $N(1900)P_{13}$ is a 2-star resonance which is predicted by symmetric three-quark models. In diquark-quark models, the existence of the state is not expected.

研究动机与目标

• 提供对$N(1900)P_{13}$共振态的独立确认，该共振态由对称三夸克模型预测，但未被二夸克-夸克模型所预测。
• 解决该态在$\pi N$散射中弹性截面较低（约10%）所带来的实验观测困难。
• 通过分析CLAS对$\gamma p \to \Lambda K^+$和$\gamma p \to \Sigma^0 K^+$过程中自旋转移系数$C_x$与$C_z$的新测量数据，约束共振态性质。
• 通过引入在先前拟合中未包含的额外$P_{13}$共振态，改善对广泛光致及强子诱导反应的描述。
• 利用多通道分析方法，结合多个反应道，确定$N(1900)P_{13}$的极点位置、分支比及手征耦合振幅。

提出的方法

• 采用耦合通道分析方法，利用来自超子光致产生过程的数据，包括微分截面及CLAS测量的双极化可观测量$C_x$与$C_z$。
• 分析中纳入了大量光致及强子诱导反应的数据，包括束流、靶极化及再散射不对称性。
• 通过$T$-矩阵在极点处的留数，从$S$-矩阵中提取极点位置，同时在极点位置计算手征耦合振幅与相位。
• 发现两类解，均要求存在一个$P_{13}$共振态，其质量分别为$1870 \pm 15$ MeV与$1960 \pm 15$ MeV。
• 通过与数据的拟合约束共振态性质，最终给出的质量与宽度为$M = 1915 \pm 50$ MeV与$\Gamma = 180 \pm 40$ MeV，覆盖两类解。
• 计算了包括$\pi N$、$\eta N$、$K\Lambda$、$K\Sigma$及$D_{13}(1520)\pi$在内的衰变模式的分支比与手征耦合振幅。

实验结果

研究问题

• RQ1 新CLAS数据对双极化可观测量是否提供了关于$N(1900)P_{13}$共振态存在的进一步证据？
• RQ2 是否可通过引入先前拟合中未包含的额外$P_{13}$共振态，一致地描述观测到的数据？
• RQ3 $N(1900)P_{13}$共振态的极点位置、宽度与分支比为何？其结果与PDG列出的数据相比如何？
• RQ4 为何$N(1900)P_{13}$共振态在$\pi N$弹性散射中难以被观测？其低弹性截面如何影响探测？
• RQ5 $N(1900)P_{13}$共振态更符合对称三夸克模型还是二夸克-夸克模型？

主要发现

• 分析揭示两类解，均要求存在一个$P_{13}$共振态，其极点位置分别为$1870 \pm 15$ MeV与$1960 \pm 15$ MeV。
• 共振态质量与宽度确定为$M = 1915 \pm 50$ MeV与$\Gamma = 180 \pm 40$ MeV，覆盖两类解。
• 弹性宽度估计为10%或更小，解释了其在$\pi N$弹性散射中难以被观测的原因。
• 对$\Lambda K^+$与$\Sigma K^+$的分支比为5%至15%，与PDG给出的$\Lambda K^+$分支比$2.4 \pm 0.3$%一致。
• $N(1900)P_{13}$共振态不太可能由二夸克-夸克模型解释，因其由对称三夸克模型所预测。
• 在一类解中，手征耦合振幅$A_{1/2}$与$A_{3/2}$为小且为负值，表明其与$\pi N$道的耦合较弱。