[论文解读] Rates for the reactions antiproton-proton --> pi phi and gamma phi

M.P. Locher, Yang Lu+1 more|arXiv (Cornell University)|Nov 23, 1993

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions参考文献 9被引用 35

一句话总结

本文使用交换机制和矢量介子主导机制，计算了静止质子-反质子湮灭衰变为 πφ 和 γφ 最终态的分支比。结果表明，通过 ρ⁺ρ⁻ 和 K* K 中间态的交换机制对 πφ 分支比的贡献为 (0.90–2.6)×10⁻⁴，虽显著但低于实验值；而 γφ 的产生主要由 ρφ 中间态与矢量介子主导机制共同解释，其理论预测分支比与实验值 ~1.2×10⁻⁵ 高度一致。

ABSTRACT

We study antiproton-proton annihilation at rest into $\pi\phi$ and $\gamma\phi$. Rescattering by $\overline{K^*}K+K^*\overline{K}$ and $ ho^{+} ho^{-}$ for $\overline{p}p ightarrow\pi\phi$ states is sizable, of order $(0.90\, { m to}\,2.6) imes 10^{-4}$ in the branching ratio, but smaller than experiment. For $\overline{p}p ightarrow\gamma\phi$ the rescattering contributions are negligible, but the $\gamma\phi$ channel is well explained by a $ ho\phi$ intermediate state combined with vector meson dominance.

研究动机与目标

• 使用中间两介子态计算静止 pp → πφ 和 pp → γφ 的分支比。
• 评估通过 K* K 和 ρ⁺ρ⁻ 中间态的交换机制在 OZI 抑制的 pp 湮灭过程中的作用。
• 评估矢量介子主导机制对 γφ 最终态的贡献，特别是通过 ρφ 和 ωφ 中间态的贡献。
• 将理论预测与 pp 湮灭实验的实验分支比进行比较。
• 通过引入形式因子和非壳效应，解决理论估算与实验数据之间的差异。

提出的方法

• 使用相对论性三体顶点和壳上传播子，计算 pp(3S1) → K* K → πφ 的振幅。
• 应用文献 [1] 的形式化方法，通过圈积分计算交换贡献，其中无量纲函数 C₀ 由动量空间积分导出。
• 引入单极形式因子 F(p²₃) 以考虑中间介子的非壳效应，通过改变 Λ 从 1.2 到 2.0 GeV 来估计不确定性。
• 通过 ρφ 和 ωφ 中间态评估矢量介子主导机制的贡献，使用有效耦合和光子跃迁振幅。
• 利用实验测得的部分宽度和衰变常数（如 fρ, gφKK, gK*πK）将理论振幅与可观测分支比关联。
• 综合多个同位旋通道（如 K*⁺K⁻, K*⁻K⁺, K*⁰K̄⁰ 等）的贡献，并应用对称因子以获得总分支比。

实验结果

研究问题

• RQ1 K* K 中间态对 pp → πφ 分支比的贡献是多少？与实验值相比如何？
• RQ2 非壳效应和形式因子如何影响 pp → πφ 的交换振幅？
• RQ3 为何 K* K 交换机制对 pp → γφ 的贡献可忽略不计？何种机制可解释观测到的 γφ 率？
• RQ4 通过 ρφ 和 ωφ 中间态的矢量介子主导机制在多大程度上可解释 pp → γφ 的分支比？
• RQ5 ρ 和 ω 贡献之间的相消干涉在 γφ 最终态中起何作用？

主要发现

• 通过 ρ⁺ρ⁻ 和 K* K 中间态的交换机制对 pp → πφ 的分支比贡献为 (0.90–2.6)×10⁻⁴，虽显著但低于实验值 (4.0±0.8)×10⁻⁴。
• K* K 的壳上贡献对 pp → γφ 仅为 1.7×10⁻⁷，引入形式因子后范围为 3.0×10⁻⁸ 至 9.4×10⁻⁸，比实验值 (1.2±0.3)×10⁻⁵ 小两到三个数量级。
• ρφ 中间态与矢量介子主导机制共同作用可解释 γφ 最终态，理论预测分支比为 1.27×10⁻⁵，与 Crystal Barrel 的初步结果 ~1.0×10⁻⁵ 高度一致。
• ωφ 对 γφ 的贡献较小，为 2.8×10⁻⁶，且 ρ 与 ω 振幅之间的干涉为相消，但幅度不显著。
• 本研究对 pp → πφ 通过交换机制的理论估算与先前研究（文献 [16]）中同位旋 K* K 贡献过大的结论一致，但通过正确的圈积分修正了该问题。