[论文解读] J/\Psi o \phi \pi \pi (K \bar{K}) decays, chiral dynamcis and OZI violation

Ulf-G. Meißner, J. A. Oller|arXiv (Cornell University)|May 25, 2000

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用 67

一句话总结

本研究利用有效场论和标量形式因子，通过赝标量介子对的再散射模型，研究了J/Ψ → φππ和J/Ψ → φK̄K衰变过程，采用标量形式因子描述最终态相互作用。研究发现，在标量0++通道中存在强烈的OZI规则破坏证据，低能常数L₄ʳ和L₆ʳ非零，且与DM2和MARK-III实验数据高度一致。

ABSTRACT

We have studied the invariant mass distributions of the \pi\pi and K \bar{K} systems for invariant masses up to 1.2 GeV from the J/\Psi o \phi \pi\pi(K\bar{K}) decays. The approach exploits the connection between these processes and the \pi\pi and K\bar{K} strange and non-strange scalar form factors by considering the \phi meson as a spectator. The calculated scalar form factors are then matched with the ones from next-to-leading order chiral perturbation theory, including the calculation of the the K\bar{K} scalar form factors. Final state interactions in the J/\Psi o \phi \pi\pi (K\bar{K}) processes are taken into account as rescattering effects in the system of the two pseudoscalar mesons. A very good agreement with the experimental data from DM2 and MARK-III is achieved. Furthermore, making use of SU(3) symmetry, the S-wave contribution to the \pi^+\pi^- event distribution in the J/\Psi o \omega \pi^+\pi^- reaction is also given and the data up to energies of about 0.7 GeV are reproduced. These decays of the J/\Psi to a vector and a pair of pseudoscalars turn out to be very sensitive to OZI violating physics which we parametrize in terms of a direct OZI violation parameter and the chiral perturbation theory low energy constants L_4^r and L_6^r. These constants all come out very different from zero, lending further credit to the statement that the OZI rule is not operative in the scalar 0^{++} channel.

研究动机与目标

• 理解J/Ψ → φππ和J/Ψ → φK̄K衰变中ππ和K̄K系统的不变质量分布，能量上限为1.2 GeV。
• 利用手征微扰理论和标量形式因子，探测标量0++通道中OZI规则的破坏。
• 通过赝标量介子对中的再散射效应，建模最终态相互作用。
• 利用SU(3)对称性将结果外推至J/Ψ → ωπ⁺π⁻衰变，并与能量上限0.7 GeV的实验数据进行比较。

提出的方法

• 将φ介子视为非共振态，将J/Ψ → φππ和J/Ψ → φK̄K衰变与ππ和K̄K系统的标量形式因子关联起来。
• 将计算得到的标量形式因子与下一阶手征微扰理论匹配，包括K̄K形式因子。
• 通过两赝标量系统中的再散射振幅，引入最终态相互作用。
• 通过直接OZI参数和低能常数L₄ʳ与L₆ʳ，参数化OZI破坏。
• 利用SU(3)对称性，从φ衰变结果预测J/Ψ → ωπ⁺π⁻中的S波π⁺π⁻分布。
• 将理论预测与DM2和MARK-III合作组的实验数据进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 在1.2 GeV以内，J/Ψ → φππ和J/Ψ → φK̄K衰变中ππ和K̄K系统的不变质量分布行为如何？
• RQ2 标量0++通道中OZI规则的破坏程度如何，由标量形式因子揭示？
• RQ3 ππ和K̄K系统中的最终态相互作用是否可通过再散射效应准确建模？
• RQ4 理论预测与DM2和MARK-III实验数据的符合程度如何？
• RQ5 SU(3)对称性是否可用于从φ衰变动力学预测J/Ψ → ωπ⁺π⁻中的S波贡献？

主要发现

• 计算得到的ππ和K̄K系统标量形式因子与DM2和MARK-III实验数据高度一致。
• 低能常数L₄ʳ和L₆ʳ显著不同于零，表明在0++通道中存在强烈的OZI破坏。
• 直接OZI破坏参数非零，进一步支持标量介子衰变中OZI规则的失效。
• 两赝标量系统中的最终态再散射效应对于重现观测到的不变质量分布至关重要。
• J/Ψ → ωπ⁺π⁻中π⁺π⁻分布的S波贡献被成功预测，并与0.7 GeV以内的实验数据一致。
• 本研究提供了强有力的证据，表明OZI规则在标量0++通道中不成立，挑战了其普遍性。