[论文解读] Rare Decays of the $\eta^{'}$

R. A. Briere|arXiv (Cornell University)|Jul 23, 1999

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 13

一句话总结

本研究利用在CLEO II探测器上收集的4.80 fb⁻¹ e⁺e⁻碰撞数据，搜索了η′介子的稀有衰变，对包括e⁺e⁻η、e⁺e⁻π⁰、e⁺e⁻γ和eμ在内的衰变模式设定了90%置信水平的分支比上限。同时，对η′ → π⁺π⁻η的Dalitz衰变进行了分析，测得Re(α) = -0.021 ± 0.025，与Particle Data Group参数化结果无显著偏离。

ABSTRACT

We have searched for the rare decays of the eta prime meson to e+ e- eta, e+ e- pizero, e+ e- gamma, and e mu in hadronic events at the CLEO II detector. The search is conducted on 4.80 fb^-1 of e+ e- collisions at the Cornell Electron Storage Ring. We find no signal in any of these modes, and set 90% confidence level upper limits on their branching fractions of 2.4 X 10^-3, 1.4 X 10^-3, 0.9 X 10^-3, and 4.7 X 10^-4, respectively. We also investigate the Dalitz plot of the common decay of the eta prime to pi+ pi- eta. We fit the matrix element with the Particle Data Group parameterization and find Re(alpha) = -0.021 +- 0.025, where alpha is a linear function of the kinetic energy of the eta.

研究动机与目标

• 搜索η′介子衰变为包含e⁺e⁻、e⁺e⁻γ、e⁺e⁻π⁰和eμ的末态的稀有衰变。
• 在90%置信水平下，为这些稀有衰变模式设定分支比上限。
• 使用Particle Data Group参数化方法研究主导衰变η′ → π⁺π⁻η的Dalitz图分布。
• 提取振幅参数α的实部，以探究衰变振幅的动力学行为。

提出的方法

• 分析在康奈尔电子储存环上使用CLEO II探测器收集的4.80 fb⁻¹ e⁺e⁻碰撞数据。
• 在强子事例中搜索包含e⁺e⁻、e⁺e⁻γ、e⁺e⁻π⁰和eμ的末态，应用运动学和拓扑选择条件。
• 使用Particle Data Group参数化方法建模η′ → π⁺π⁻η的衰变振幅，其中α作为η粒子动能的线性函数。
• 对Dalitz图分布进行最大似然拟合，以提取Re(α)及其不确定度。
• 应用背景估计和信号区域选择，利用统计方法设定分支比上限。

实验结果

研究问题

• RQ1 稀有衰变η′ → e⁺e⁻η、η′ → e⁺e⁻π⁰、η′ → e⁺e⁻γ和η′ → eμ的分支比上限是多少？
• RQ2 在所研究的任何稀有衰变模式中是否存在显著信号？
• RQ3 Particle Data Group参数化方法对η′ → π⁺π⁻η衰变的Dalitz图描述得如何？
• RQ4 在Dalitz图分析中，振幅参数α的实部Re(α)的测量值是多少？

主要发现

• 在所有稀有衰变模式中均未观测到显著信号，因此设定了90%置信水平的分支比上限。
• η′ → e⁺e⁻η的上限为2.4 × 10⁻³，η′ → e⁺e⁻π⁰的上限为1.4 × 10⁻³，η′ → e⁺e⁻γ的上限为0.9 × 10⁻³，η′ → eμ的上限为4.7 × 10⁻⁴。
• 对η′ → π⁺π⁻η的Dalitz图分析得到Re(α) = -0.021 ± 0.025，表明与标准参数化无显著偏离。
• 测得的Re(α)值在不确定度范围内与零一致，支持当前对衰变振幅理论描述的有效性。