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在初态辐射过程 e + e -  γ ISR  +  - (2S) 中发现两个共振态

在初态辐射过程 e + e -  γ ISR  +  - (2S) 中发现两个共振态. 王小龙 中科院高能物理研究所 X.L.Wang et al., (Belle Collab.) PRL99 , 142002 (2007) Apr.26-29, 南京. 提要. 简介 研究背景 e + e -   +  - (2S) 的分析过程 物理学界的反映 对物理结果的一些思考 总结. 研究背景. 一个物质的探索过程 ： 模型： 太阳系 分子、原子原子核夸克偶素 … 相互作用：万有引力电磁力交换介子交换胶子 …

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在初态辐射过程 e + e -  γ ISR  +  - (2S) 中发现两个共振态

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  1. 在初态辐射过程e+e-γISR +-(2S)中发现两个共振态 王小龙 中科院高能物理研究所 X.L.Wang et al., (Belle Collab.) PRL99, 142002 (2007) Apr.26-29,南京

  2. 提要 • 简介 • 研究背景 • e+e- +-(2S)的分析过程 • 物理学界的反映 • 对物理结果的一些思考 • 总结

  3. 研究背景 • 一个物质的探索过程： 模型： 太阳系分子、原子原子核夸克偶素… 相互作用：万有引力电磁力交换介子交换胶子… 物体之间：几乎无电子云介子云?夸克-胶子云？？… 原子能级谱夸克偶素粒子谱， n2S+1LJ和JPC的表示方法 • 粲夸克偶素的优点： 所处的能区特殊，是微扰和非微扰量子色动力学的过渡区域，并且是相对简单的两体结构 实验手段：粲工厂，B-工厂

  4. 研究背景 • 十一月革命（J/y）三十年的冷清最近几年… • X(3872)，Y(4260)，Z(4430)+… 一系列新发现 • Belle实验积累了大量的数据，足以应用初态辐射研究技术。 • BaBar的研究(ISR) • ~300fb-1 • 单个 BW函数拟合: • M = (4324±24) MeV • = (172±33) MeV （统计误差） BaBar: B. Aubert et al., PRL98, 212001 (2007) 不是 Y(4260), 也不是 ψ(4415)

  5. e+e- ’  +-J/ 信号用于刻度 • 从散射截面可以得到 ’ 到e+e-衰变的分宽度 • ee=2.540.020.15 keV • PDG’06 • ee=2.48  0.06 keV • Belle 的结果与其它实验符合得很好可靠的修正，可靠的物理结果 J/ee &  Belle: PRL99, 182004 (2007)

  6. e+e- +-(2S)分析过程

  7. e+e- +-(2S) • 数据样本： 673 fb-1，90%~10.58GeV，10%~10.52GeV • MC模拟：PHOKHARA产生子，效率修正，并且 • 选择条件： • Ntrk=6, Net_charge=0 • 衰变顶点：|dr|<0.5 cm, |dz|<2 cm • ISR光子：-2<MM2<2 (GeV/c2)2 • 轻子选择条件 • 介子选择条件 • 除去gamma-conversion

  8. e+e- +-(2S) ee &  重建的J/信号3.052~3.142GeV/c2 +-J/重建的’ 信号3.67~3.7GeV/c2 不要求探测到ISR光子，反冲部分的不变质量分布~~~零质量粒子信号 质心极角分布符合ISR特征：大部分事例集中于小角度区域

  9. +-(2S)信号 ( J/) +  + 无多余径迹 探测效率低：2~7% 极底的本底，类似于BaBar的结果 • M(  J/) sidebands估计的本底 • 来自 (’)non ISR或者 ’Xnon 可以忽略 • MC估计的分辨为3.5~5.9MeV/c2 之间，相对于这两个结构的宽度可以忽略 • 有两个明显的结构: 一个在BaBar报道的增长结构附近： PRL98, 212001 (2007) + 新的结构 ~ 4.7 GeV/c2 • 没有看到明显的Y(4260)信号，更没有(4160), (4040)信号

  10. 拟合结果 •使用相干的两个BW函数+本底拟合 •低质量的ψ’’， ψ(4040)等的tails的影响可以忽略 •系统误差主要来自参数化方式 •物理上还不能区分哪一组才是物理解 两组解 Y(4360) – 与 BaBar 结果一致， 但是有更准确的共振态参数 Y(4660) – 新的发现 (5.8)， 共振态宽度很窄！ Y粒子的共振参数同样并不与已知的粒子，如(4415)相符

  11. 截面及M(ππ) 截面计算公式： 系统误差9.5% Durham-RAL HEP Database: http://durpdg.dur.ac.uk/cgi-hepdata/hepreac/7270097 • M(ππ)分布都明显偏离相空间分布 • Y(4660) 的M(ππ)分布看起来并没有与Y(4360)相同的成分，而是可能含有f0(980)成分 • f0(980)窄宽度，Y(4660)窄宽度 ? ? f0(980) 直方图——MC模拟（相空间） 带误差点——数据

  12. 结果发表后……

  13. Belle关于Y(4360)， Y(4660)的数据被完全采用。 PDG’08 SLAC-spires: 25 会议广泛引用： Lepton-Photon’07 Hadron’07 QWG’07 EPS-HEP’07 … XYZ粒子研究是目前 强子谱研究热点之一。

  14. Lepton-Photon 07 报告： “Heavy quarkonium states “ 作者：Riccardo Faccini(Univ. of Roma & INFN)

  15. QWG: Spectroscopy News

  16. Y粒子是什么？ • 粲偶素：Y(4360)~ (3D), Y(4660)~ (5S) … PRD77,014033(2008)；Phys.Rept.454:1-202,2007 但是新粒子似乎太多了！4Y+ (4040)+ (4160)+ (4415) 单举道观察到的粲偶素与遍举道中的看起来不一样 • 二次散射作用(rescattering) PRD77,074003(2008) 以及赵光达最近在KEK的研究 • 夸克-胶子混杂态，Y(4360)靠近预言的混杂态阈值 PRD77,054025(2008) • 分子态：Y(4660)~ (2S)+f0(980) arXiv:0803.1392[hep-ph] • 重子偶素 arXiv:0709.4066 [hep-ph]

  17. Y粒子是什么？ • 与最近发现的粒子联合考虑，有趣的物理现象有待解释Y(4260),Z(4430),Yb,Y(2175) From S.Olsen’s comments: S.Olsen’s talk

  18. Lots of pieces Y(3940) Z(4430) X(3940) Are they all from the same puzzle? X(4160) Y(4660) Y(4050) Y(4260) Y(4360) X(3872) S.Olsen’s talk

  19. 总 结 • 利用Belle采集的大数据量样本，以及初态辐射方法对e+e- +-(2S)进行了研究。 • 观察到的Y(4360)验证了BaBar的实验结果；而Y(4660)则是世界上首次观察到。 • 对观察到的两个共振态进行了拟合，得到了两组解，Y(4360)的参数精确度大幅度提高。 • 测量了这一过程从阈值到5.5GeV的产生截面，并注意到衰变过程中可能有f0(980) (2S)成分存在。 • 这一实验结果引起理论界的兴趣，同时与Y(4260)等最近的其它XYZ的实验结果，给理论研究提出了新的问题。

  20. 谢谢！

  21. 更多信息

  22. K.T. Chao’s talk

  23. 粲偶素谱 (?) 4300 Y(4260) • 理解较少: • (4040) • (4160) • (4415) 4200 (4160) 4100 (4040) 4000 X(3940) Y(3940) Z(3930) • B-工厂发现的新共振态: • X(3872)=DD* (?) • X(3940)=c(3S) (?) • Y(3940)=? • Z(3930)=c2(2P) • Y(4008)= (3S) (?) • X(4160)=c0(3P) (?) • Y(4260)=hybrid (?) • Y(4360)=? • Z(4430)=tetraquark(?) • Y(4660)= (5S) (?) 它们是什么? 粲偶素? 激发态?分子态？ 3900 X(3872)

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