[论文解读] Towards an improved understanding of eta --> gamma^* gamma^*

C. W. Xiao, T. Dato+4 more|arXiv (Cornell University)|Sep 7, 2015

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 43被引用 9

一句话总结

本文提出利用高精度的 $e^+e^- \to \pi^+\pi^-\eta$ 数据，以模型无关的方式提取双重虚形式因子 $F_{\eta\gamma^*\gamma^*}(q^2,k^2)$，从而改进对μ子反常磁矩中强子光-光散射贡献的评估。结果表明，$a_2$ 玻色子共振破坏了形式因子中的标准因子化假设，但需要更高质量的数据才能确凿证实该效应。

ABSTRACT

We argue that high-quality data on the reaction $e^+e^- o \pi^+\pi^-\eta$ will allow one to determine the doubly-virtual form factor $\eta o \gamma^*\gamma^*$ in a model-independent way with controlled accuracy. This is an important step towards a reliable evaluation of the hadronic light-by-light scattering contribution to the anomalous magnetic moment of the muon. When analyzing the existing data for $e^+e^- o\pi^+\pi^-\eta$ for total energies squared $k^2>1 ext{GeV}^2$, we demonstrate that the effect of the $a_2$ meson provides a natural breaking mechanism for the commonly employed factorization ansatz in the doubly-virtual form factor $F_{\eta\gamma^*\gamma^*}(q^2,k^2)$. However, better data are needed to draw firm conclusions.

研究动机与目标

• 利用高质量的 $e^+e^- \to \pi^+\pi^-\eta$ 数据，实现对双重虚形式因子 $F_{\eta\gamma^*\gamma^*}(q^2,k^2)$ 的模型无关确定。
• 提高强子光-光散射对μ子反常磁矩贡献的计算精度。
• 检验在双重虚形式因子中广泛使用的因子化假设的有效性。
• 评估 $a_2$ 玻色子在作为形式因子中因子化假设被破坏的潜在机制方面的作用。

提出的方法

• 分析 $k^2 > 1~\text{GeV}^2$ 范围内的现有 $e^+e^- \to \pi^+\pi^-\eta$ 数据，以对双重虚形式因子 $F_{\eta\gamma^*\gamma^*}(q^2,k^2)$ 施加约束。
• 应用基于形式因子在相关动量区域单位性和解析性的模型无关提取框架。
• 通过检验其与数据的兼容性，特别是 $a_2$ 共振峰附近的情况，来测试因子化假设。
• 将 $a_2$ 玻色子的贡献作为探针，评估其是否自然导致因子化假设的破坏。

实验结果

研究问题

• RQ1 高精度的 $e^+e^- \to \pi^+\pi^-\eta$ 数据能否实现对双重虚形式因子 $F_{\eta\gamma^*\gamma^*}(q^2,k^2)$ 的模型无关确定？
• RQ2 $a_2$ 玻色子共振在多大程度上使双重虚形式因子中的标准因子化假设失效？
• RQ3 在 $k^2 > 1~\text{GeV}^2$ 范围内观测到的数据在多大程度上约束了形式因子在因子化近似之外的结构？
• RQ4 $a_2$ 玻色子作为因子化假设被破坏的动力学机制，其重要性如何？

主要发现

• $a_2$ 玻色子共振为双重虚形式因子 $F_{\eta\gamma^*\gamma^*}(q^2,k^2)$ 中广泛使用的因子化假设的破坏提供了自然机制。
• 现有 $k^2 > 1~\text{GeV}^2$ 范围的数据已显示出该破坏效应的迹象，但统计显著性有限。
• 需要高质量的数据才能以受控的精度确认由 $a_2$ 引起的因子化破坏。
• 从 $e^+e^- \to \pi^+\pi^-\eta$ 数据中实现形式因子的模型无关提取是可行的，且对精确化μ子反常磁矩中强子光-光散射贡献至关重要。