[论文解读] Update analysis of $ψ(3686) o p\bar{p}$

Zhi Gao, Ronggang Ping+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 24, 2026

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用 0

一句话总结

更新的 ψ(3686)→p p̄ 一维角分布分析包含横向束偏振、两光子干涉与 ISR–FSR 背景；α = 1.00(3)，预测来自偏振的 sin(2φ) 调制。

ABSTRACT

We present an updated analysis of the angular distribution for $ψ(3686) o p\bar{p}$ decay, taking into account transverse beam polarization, to investigate potential sources of forward-backward asymmetry and azimuthal modulation beyond the simple $1+α\cos^2θ$ form. We focus on the interference between the $ψ(3686)$ resonance and the two-photon exchange continuum process, as well as the background from initial-state-final-state radiation interference. A maximum-likelihood fit to the $\cosθ$ distribution of $ψ(3686) o p\bar{p}$ yields $α= 1.00 \pm 0.03$, consistent with previous results. The fitted contributions from the two-photon interference are small but non-negligible, while the ISR-FSR background is negligible. Our model predicts a significant $\sin(2ϕ)$ modulation in the azimuthal angle, indicating the influence of transverse beam polarization. These findings motivate future two-dimensional angular analyses to fully disentangle the polarization and interference dynamics in charmonium decays to baryon pairs.

研究动机与目标

• 通过查尔蒙缺口衰变到重子对，推动对时域正负定量的精密研究。
• 在ψ(3686) → p p̄ 中探索超过 1 + α cos^2θ 的前向–后向与方位角不对称性。
• 量化两光子干涉和 ISR–FSR 背景的贡献。
• 评估横向束偏振对角分布的影响，并提出未来的二维分析。

提出的方法

• 建立包含共振 ψ(3686) 与 γ* 贡献的微分角分布模型，考虑束偏振。
• 通过螺旋角度和 Wigner D-函数，将两光子抵换干涉引入 ψ(3686) 振幅。
• 把 ISR–FSR 干涉作为背景并对未观测光子进行积分以获得可观测分布。
• 对 cosθ 分布进行极大似然拟合，考虑效率与 ISR–FSR 项。
• 提取 α 与干涉参数，H^{2} 脉冲振幅视为实数并在拟合中浮动。

(a)

实验结果

研究问题

• RQ1 在考虑横向偏振和干涉效应后，ψ(3686)→p p̄ 的真实角分布参数 α 是多少？
• RQ2 两光子交换与 ISR–FSR 干涉是否在 ψ(3686)→p p̄ 中产生可观测的前向–后向或方位角不对称性？
• RQ3 二维 (cosθ, φ) 分析是否能揭示由束偏振诱导的 sin(2φ) 调制？
• RQ4 此衰变对横向偏振 P_t 的灵敏度有多大，数据是否能自洽地约束它？

主要发现

• 极大似然拟合得到 α = 1.00 ± 0.03，与先前 BESIII 结果 α = 1.03 ± 0.06 ± 0.03 相一致。
• 两光子干涉贡献在模型中虽小但不可忽略。
• 在拟合中 ISR–FSR 背景被发现可忽略。
• 模型预测与横向偏振相关的方位分布中存在显著的 sin(2φ) 调制。

(b)