[论文解读] Resonances of the systems \pi-\eta and \pi-\eta' in the reactions \pi-p --> \pi-\eta p and \pi-p --> \pi-\eta' p at COMPASS

T. Schlüter, D.I. Ryabchikov+2 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 8被引用 1

一句话总结

本研究利用 190 GeV/c 的 COMPASS 数据，对 |t| > 0.1 GeV² 条件下 $/pi$--$\bar{\eta}$ 和 $/pi$--$\bar{\eta}'$ 系统进行了部分波分析。结果表明，在 D$_\pm$-波中显著识别出 $a_2(1320)$ 的贡献，在 G$_\pm$-波中识别出 $a_4(2040)$ 的贡献，且 $\bar{\eta}'$ 产生中 P$_\pm$-波强度增强，并在 P$_\pm$-波通道中发现非相干贡献的证据。

ABSTRACT

We describe partial-wave analyses of the systems \pi-\eta and \pi-\eta' produced in interactions of a \pi- beam (190 GeV/c) with a liquid hydrogen target. The data were recorded during the 2008 COMPASS run, where a slow recoiling proton (|t|>0.1 GeV^2) was required by the trigger. We compare analyses of the \pi-\eta and \pi-\eta' data. Significant contributions can be attributed to the resonances a_2(1320), observed in the D_+-wave, and a_4(2040), observed in the G_+-wave. Between the two systems, we find similar compositions of the even partial waves D_+ and G_+ after taking phase-space factors into account, but a much enhanced P_+-wave in \pi-\eta'. Relative phase-differences indicate a large incoherent contribution of in the P_+-wave of the \eta'\pi- system, but other interpretations are not excluded. The known resonances a_2(1320), a_4(2040) and their parameters could be extracted from the data; their branchings are found to roughly agree with predictions from \eta\eta' mixing.

研究动机与目标

• 研究 190 GeV/c 条件下 $/pi$--$\bar{\eta}$ 和 $/pi$--$\bar{\eta}'$ 系统在 $/pi^-p$ 散射中的动力学行为。
• 通过部分波分析，识别并提取 $\bar{\eta}$ 和 $\bar{\eta}'$ 最终态中的共振态贡献。
• 比较 $\bar{\eta}$ 和 $\bar{\eta}'$ 系统中偶数部分波（D$_\pm$、G$_\pm$）的组成以及 P$_\pm$-波强度的差异。
• 评估 $\bar{\eta}'$ 系统中 P$_\pm$-波通道内非相干贡献的作用。
• 评估共振态分支比与 $\bar{\eta}$--$\bar{\eta}'$ 混合模型预测的一致性。

提出的方法

• 基于 2008 年 COMPASS 实验运行的数据，对 190 GeV/c 条件下 $/pi$--$\bar{\eta}$ 和 $/pi$--$\bar{\eta}'$ 系统进行部分波分析。
• 采用触发条件，要求慢速反冲质子且 |t| > 0.1 GeV²，以分离出唯一末态。
• 进行振幅分析，将末态相互作用分解为具有确定量子数的部分波（P、D、G 等）。
• 应用相空间修正，比较 $\bar{\eta}$ 和 $\bar{\eta}'$ 系统中偶数部分波（D$_\pm$、G$_\pm$）的相对贡献。
• 从 D$_\pm$ 和 G$_\pm$ 波的振幅拟合中提取 $a_2(1320)$ 和 $a_4(2040)$ 的共振参数。
• 评估不同波之间的相对相位差，以推断非相干贡献的存在，特别是在 $\bar{\eta}'$ 系统的 P$_\pm$-波通道中。

实验结果

研究问题

• RQ1 在 $/pi^-p$ 散射中，哪些共振态对 $/pi$--$\bar{\eta}$ 和 $/pi$--$\bar{\eta}'$ 系统有显著贡献？
• RQ2 在考虑相空间效应后，$\bar{\eta}$ 和 $\bar{\eta}'$ 系统的部分波组成如何比较？
• RQ3 与 $\bar{\eta}$ 系统相比，$\bar{\eta}'$ 系统中观测到的 P$_\pm$-波强度增强的起源是什么？
• RQ4 测量得到的共振态分支比在多大程度上与 $\bar{\eta}$--$\bar{\eta}'$ 混合模型的预测一致？
• RQ5 在 $\bar{\eta}'$ 系统的 P$_\pm$-波通道中是否存在非相干贡献的证据？这对其动力学机制意味着什么？

主要发现

• 在 $\bar{\eta}$ 和 $\bar{\eta}'$ 系统的 D$_\pm$-波振幅中，均清晰识别出 $a_2(1320)$ 共振态。
• 在 G$_\pm$-波振幅中观测到 $a_4(2040)$ 共振态，且在两个系统中均具有显著强度。
• 在相空间因子修正后，$\bar{\eta}$ 和 $\bar{\eta}'$ 系统中偶数部分波（D$_\pm$、G$_\pm$）的组成相似。
• 与 $\bar{\eta}$ 系统相比，$\bar{\eta}'$ 系统的 P$_\pm$-波振幅显著增强。
• 在 $\bar{\eta}'$ 系统的 P$_\pm$-波通道中，相对相位差表明存在较大的非相干贡献，尽管其他解释仍有可能。
• $a_2(1320)$ 和 $a_4(2040)$ 共振态的分支比与 $\bar{\eta}$--$\bar{\eta}'$ 混合模型的预测总体一致。