[论文解读] Recent results from SND detector at VEPP-2M

М. Н. Ачасов, V.M. Aulchenko+28 more|ArXiv.org|Oct 31, 2000

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 3

一句话总结

本文基于在VEPP-2M上采集的2000万个φ介子衰变事例，利用SND探测器实现了对轻矢量介子（φ、ω、ρ）在0.4–1.4 GeV能量范围内的稀有辐射衰变的高精度测量。首次观测到稀有衰变ρ→π⁰π⁰γ，并对ω→π⁰π⁰γ进行了新测量。结果证实了φ→f₀(980)γ和φ→a₀(980)γ分支比显著，表明这些标量介子具有非传统的四价夸克结构。

ABSTRACT

The current status of experiments with SND detector at VEPP-2M $e^+e^-$ collider in the energy range $2E_0=0.4-1.4$ GeV is given. The new results of analysis of $ϕ$ decay into $π^0π^0γ$, $ηπ^0γ$ are based on the full SND statistics corresponding 20 million of $ϕ$ decay. New measurement of $ω oπ^0π^0γ$ decay and a first observation of $ρ oπ^0π^0γ$ are presented. The accuracy of many other rare decays of light vector mesons was improved. In the energy range $2E_0=1.0\div1.4$ GeV the cross sections of the processes $e^+e^- oωπ^0$ and $e^+e^- oπ^+π^-π^0$ were measured. The results of the fitting of data are discussed.

研究动机与目标

• 测量0.4–1.4 GeV能量范围内轻矢量介子（φ、ω、ρ）的稀有辐射衰变。
• 通过π⁰π⁰γ和ηπ⁰γ末态衰变，研究标量介子f₀(980)和a₀(980)的性质。
• 提高稀有φ衰变分支比的测量精度，并测量e⁺e⁻→ωπ⁰和π⁺π⁻π⁰过程的截面。
• 检验共振态结构模型，特别是ρ′和ω′共振态中能量依赖宽度的作用。
• 为VEPP-2000未来高亮度实验提供输入，以确定共振态参数。

提出的方法

• 分析SND探测器在VEPP-2M上采集的32 pb⁻¹积分亮度数据，覆盖φ、ω及ρ/ω能量区域。
• 采用三层球形NaI(Tl)电磁量能器，具有90%的4π立体角覆盖度，共1620个晶体用于探测光子。
• 使用两个圆柱形漂移室对带电粒子进行轨迹重建，实现98%的4π角覆盖度。
• 对π⁰π⁰和ηπ⁰不变质量谱应用背景扣除和探测效率修正。
• 采用恒定宽度（模型1）和能量依赖宽度（模型2、3）参数化方法拟合共振态形状。
• 将SND数据与CLEO和DM2数据结合，对e⁺e⁻→ωπ⁰和e⁺e⁻→π⁺π⁻π⁰截面进行全局拟合。

实验结果

研究问题

• RQ1 φ→π⁰π⁰γ和φ→ηπ⁰γ衰变的分支比是多少？它们是否表明f₀(980)和a₀(980)存在共振贡献？
• RQ2 在φ→π⁰π⁰γ和φ→ηπ⁰γ衰变中观测到的质量谱能否由包含粲夸克圈贡献的标量介子中间态解释？
• RQ3 ρ→π⁰π⁰γ的首次观测结果是否与矢量主导模型（VDM）和共振交换机制一致？
• RQ4 能量依赖宽度模型如何影响e⁺e⁻→ωπ⁰和e⁺e⁻→π⁺π⁻π⁰过程中ρ′和ω′共振态参数的提取？
• RQ5 相空间能量依赖性对矢量介子共振态参数拟合有何影响？

主要发现

• 测得φ→π⁰π⁰γ的分支比为(1.22 ± 0.12) × 10⁻⁴，观测到419 ± 31个事例。
• 测得φ→ηπ⁰γ的分支比为(0.88 ± 0.17) × 10⁻⁴，观测到36 ± 6个事例。
• 从衰变中提取出φ→f₀(980)γ的分支比为(3.5 ± 0.3⁺¹.³₋₀.⁵) × 10⁻⁴，表明f₀(980)有显著贡献。
• 测得φ→a₀(980)γ的分支比为(0.88 ± 0.17) × 10⁻⁴，暗示其具有非传统的夸克结构。
• 首次确认观测到ρ→π⁰π⁰γ衰变，其分支比与VDM预测一致，涉及ρ→ωπ⁰→π⁰π⁰γ过程。
• 对e⁺e⁻→ωπ⁰和e⁺e⁻→π⁺π⁻π⁰截面的拟合表明，能量依赖宽度模型（如Γ ∝ q³/(1 + (qR)²)）比恒定宽度模型更符合实验数据，尤其在ω′共振态参数拟合中表现更优。