近物所研究S波底介子的隐底双Pion衰变取得系列成果

2011-11-25 15:32 来源: 中国科学院
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  中科院近代物理研究所核理论组科研人员新近系统研究了S波底介子的隐底双pion衰变过程,提出了5S的隐底双Pion衰变过程的衰变机制,取得了系列成果。

  研究发现,在这些衰变过程中,除了直接衰变过程的贡献外,还有末态相互作用的贡献以及首次提出的初态单Pion出射机制。利用这三种机制的干涉效应,能够很好地解释实验测到的双Pion不变质量谱的分布和角分布

  实验观测到的5S到1S和2S的隐底双Pion衰变过程的衰变宽度,比期望值高大约两个数量级。为了解释这种物理现象,研究人员提出,在5S的隐底双pion衰变过程中,除了直接衰变的贡献以外,末态相互作用的贡献同样非常重要。通过利用这两种贡献的干涉效应,研究人员拟合了5S到1S的隐底双Pion衰变过程的双Pion不变质量谱的分布和角分布,拟合结果与实验测量结果基本一致(如图1所示)。对5S到2S的隐底双Pion衰变过程,研究人员拟合得到的双Pion不变质量谱的分布与实验结果相符合,但是角分布却与实验结果完全相反(如图2所示)。

  最近,Belle实验组在研究5S到低激发的S波和P波隐底双pion衰变过程时,通过低激发的S波和P波与Pion的不变质量谱,发现了两个峰结构。根据他们的质量,分别命名为Zb(10610)和Zb(10650)。近物所研究人员在仔细研究Belle的实验结果后,认为在5S到2S的隐底双Pion衰变过程中,通过Zb(10610)和Zb(10650)的级联衰变过程应该同样会有贡献。加入这种级联衰变的贡献后,理论计算能够同时很好地拟合双Pion不变质量谱的分布、2S和Pion不变质量谱的分布以及角分布(如图(3)所示)。该理论计算为Zb(10610)和Zb(10650)这两个峰结构的存在提供了另外的证据。

  对于Belle实验组观测到的Zb(10610)和Zb(10650)这两个奇特的结果,近物所科研人员在仔细研究5S的衰变行为后,首次提出在5S的隐底双Pion衰变过程中,存在一种新的衰变机制,即初态单Pion出射机制,其唯像描述如图(4)所示。通过这种新的衰变机制计算得到的低激发的S波或P波和Pion的不变质量谱分布出现了峰结构,与实验上测到的峰结构完全对应(如图(5)所示)。

  如果初态单Pion出射机制是一种普适的机制,那么类似的衰变过程中应该观测到同样的峰结构。科研人员将这种新的衰变机制推广应用到Υ(11020)以及高激发的璨偶素或者类璨偶素的衰变过程中,同样预言了一些类似的峰结构,与CLEO-c实验组初步测量的结果相一致,并得到Belle实验组相关测量的进一步验证。

  这项研究的系列成果分别发表在:Physical Review D84 034032(2011);Physical Review D84 074006(2011);Physical Review D84 074016(2011);Physical Review D84 074032(2011);Physical Review D84 094003(2011)。

  文章链接:

  http://prd.aps.org/abstract/PRD/v84/i9/e094003

  http://prd.aps.org/abstract/PRD/v84/i7/e074032

  http://prd.aps.org/abstract/PRD/v84/i7/e074016

  http://prd.aps.org/abstract/PRD/v84/i7/e074006

  http://prd.aps.org/abstract/PRD/v84/i3/e034032

图1. 对γ(5S)→γ(1S)π+π-过程双Pion不变质量谱和角分布的拟合。

图2. 对γ(5S)→γ(2S)π+π-过程双Pion不变质量谱和角分布的拟合。

图3. 在考虑了通过Zb(10610)和Zb(10650)的级联衰变过程后, 对γ(5S)→γ(2S)π+π-过程双Pion不变质量谱、γ(2S)π的不变质量谱和角分布的拟合。

图4. 初态单Pion出射机制的唯像描述。左图为夸克层次上的描述,右图为强子层次上的描述。

图5. 在初态单Pion出射机制下计算得到的γ(5S)→γ(nS)π+π-(n=1,2,3)的γ(nS)π+的不变质量谱。