научная статья по теме ИССЛЕДОВАНИЕ РЕАКЦИИ π -ρ →η'π 0N НА СПЕКТРОМЕТРЕ ВЕС Физика

Текст научной статьи на тему «ИССЛЕДОВАНИЕ РЕАКЦИИ π -ρ →η'π 0N НА СПЕКТРОМЕТРЕ ВЕС»

ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА, 2004, том 67, № 7, с. 1433-1440

= К 100-ЛЕТИЮ СО ДНЯ РОЖДЕНИЯ П.А. ЧЕРЕНКОВА =

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕАКЦИИ n-p ^ п'п°п НА СПЕКТРОМЕТРЕ ВЕС

© 2004 г. Д. В. Амелин, Ю. Г. Гаврилов, Ю. П. Гуз*, В. А. Дорофеев, Р. И. Джелядин, А. М. Зайцев, А. В. Зенин, А. В. Ивашин, И. А. Качаев, В. В. Кабаченко, А. Н. Карюхин, А. Н. Коноплянников, В. Ф. Константинов, В. В. Костюхин, В. Д. Матвеев, В. И. Николаенко, А. П. Останков, Б. Ф. Поляков, Д. И. Рябчиков, А. А. Солодков, А. В. Солодков, О. В. Соловьянов, Е. А. Старченко, А. Б. Фенюк, Ю. А. Хохлов

Институт физики высоких энергий, Протвино, Россия Поступила в редакцию 02.02.2004 г.

Представлены результаты исследования реакции п-р ^ п'п°п на спектрометре ВЕС (ИФВЭ, Протвино). Спектр эффективных масс и угловые распределения событий п'п0 сравниваются с распределениями событий и п'п-, отобранных из того же набора данных. Измерено отношение вероятностей распада а2(1320)-мезона на п'п и пп: R = 0.047 ± 0.018, что согласуется со значением, полученным ранее для а-. Исследование рождения P-волны в системах п'п0 и пп° в диапазоне эффективных масс 1.45—1.9 ГэВ/с2 позволяет сделать вывод о том, что связь экзотического объекта ni(1600) с каналом рп подавлена по сравнению с п'п или 6i(1235)n.

ВВЕДЕНИЕ

Изучение рождения систем п(п')п представляет интерес главным образом потому, что квантовые числа таких систем с орбитальным моментом 1 являются экзотическими: JPC = 1 +. Исследования систем пп- [1—4], п'п- [1, 4, 5] и пп° [6, 7] на большой статистике проводились в экспериментах ВЕС, KEK E-179, ГАМС/ЫА12 и E852. Во всех трех конечных состояниях поведение экзотической волны 1 + оказалось различным.

В системах пп- и пп0 экзотическая волна образует широкий пик при массе M & 1.4 ГэВ/с2. В системе пп- движение ее фазы указывает на возможное существование экзотического резонанса, названного п1(1400), в этой области масс [3], в то время как в системе пп0 резонансного движения фазы не наблюдается [6, 7]. Различие может быть обусловлено разницей в механизмах рождения: пп0 может рождаться только в обменах с изоспином 1 (в основном р- и Ь1(р2)-траектории соответственно для обменов с положительной и отрицательной натуральностя-ми), в то время как для пп- также возможны обмены с изоспином 0 (померон, /2).

В системе п'п- волна 1 + с положительной натуральностью обмена доминирует, образуя широкий пик с массой M & 1.6 ГэВ/с2 и шириной Г & 0.3 ГэВ/с2. Этот объект п1(1600) допускает

E-mail: gouz@mx.ihep.su

интерпретацию в качестве сигнала экзотического мезона [4, 5, 8]. Пик на 1.6 ГэВ/с2 в волне 1 + наблюдается также в конечных состояниях 61 (1235)^ и Д(1285)п [4,9, 10].

Р-волновые состояния в системах п'п и пп имеют существенно различные Би(3)f -структуры: в системе п'п это в основном октет, а в системе Пп состояние принадлежит представлению 10 ® Ш 10 [11]. На языке кварковой модели Р-волновое состояние пп является в основном многоквар-ковым (дддд), в то время как п'п может быть как многокварковым, так и гибридным (дад), что и объясняет наблюдаемое существенное различие спектров Р-волны в системах п'п и пп. Это означает также, что гипотетический резонанс п1(1400) не может являться гибридным состоянием.

Следует подчеркнуть, что п1(1400) и п1(1600) в настоящее время не являются твердо установленными резонансами. Пики в спектрах Р-волны в системах п'п- и пп- могут быть объяснены динамическим усилением, генерируемым аномальным киральным лагранжианом типа Весса и Зумино для КРРР-взаимодействия [12] или лагранжианом иного вида [ 13]. Делались также попытки описания этих пиков нерезонансными амплитудами типа эффекта Дека [14].

В настоящей работе впервые исследовано четвертое конечное состояние этого рода, п'п0. Р-волновое состояние в системе п'п0 также является в основном БU(3)f -октетом, что дает

N/(0.0025 ГэВ/с2) N/(0.005 ГэВ/с2) N/(0.002 ГэВ/с2)

200 100 0

200 -

100

300 200 100 0

V

1 п' ' |

0.10 0.15 М(У1У2), ГэВ/с2

0.5 0.6 М(УзУ4), ГэВ/с2

0.95 0.10 М(п -п), ГэВ/с 2

N/(0.05 ГэВ/с2)

100

*

я2(1320) + ^

N/(0.02 ГэВ2) 100

50

1.0

1.4 1.8 0

М(п'п0), ГэВ/с2

0.8

-г\ ГэВ2

Рис. 1. Отбор событий п'п0: распределения М(77) для п0 (а)и п (б), М(п+п п) (в); распределения эффективной массы (г) и \Ь'| (д) для событий п'п0.

возможность для получения новой информации о свойствах гипотетического п1(1600)-мезона и проверки ее на совместимость с уже имеющейся информацией. Распределения в системе Пп0 сравниваются с соответствующими распределениями для пп0 и пп0, полученными из той же совокупности данных.

ОТБОР СОБЫТИИ И АНАЛИЗ ДАННЫХ

События реакции п-р — п'п0п были отобраны из всей совокупности данных эксперимента ВЕС в моде распада

' + — П — п^п п,

П — у1, п0 — (1)

Описание установки ВЕС дано в [15]. Применялись следующие критерии отбора.

1) Событие содержит два трека с противоположными зарядами и четыре кластера в электромагнитном калориметре, которые могут быть интерпретированы как 7-кванты. Допускается один добавочный 7-кластер с энергией не более 1 ГэВ.

2) Эффективные массы двух пар фотонов близки к массам п0 и п 0.105 < М(7172) < < 0.165 ГэВ/с2, 0.478 < М(7374) < 0.618 ГэВ/с2. В дальнейших расчетах используются наиболее вероятные значения энергий фотонов, вычисленные в предположении, что соответствующие пары являются продуктами распада п0 и п на два фотона.

3) Набор фотонов не должен удовлетворять гипотезе п0п0 ни в одной из возможных комбинаций фотонов; это требование подавляет фон от рождения п+п-п0п0.

4) Заряженные частицы не должны допускать интерпретацию как электроны (позитроны), что определялось по их энерговыделению в электромагнитном калориметре: ЕСа1 /\р\ < 0.8.

5) Эффективная масса п+п-п близка к массе П-мезона: 0.938 < М(п+п-п) < 0.978 ГэВ/с2. События из контрольных интервалов вокруг массы П-мезона 0.916 < М(п+п-п) < 0.936 ГэВ/с2 и 0.980 < М(п+п-п) < 1.0 ГэВ/с2 использовались для оценки и вычитания фона.

6) Отбрасывались события с сигналом в охранной системе мишени с целью подавления процессов, в которых вместо нейтрона образуется изобара, распадающаяся на нейтрон и п0.

7) Система п+п-п0 не должна допускать интерпретацию как п-мезон: \М(п+п-п0) — тп)\ > > 0.02 ГэВ/с2. Это требование подавляет фон от рождения пп, существенный вблизи порога Пп0.

Распределения М(77) вблизи масс п0 и п и распределение М(п+п-п) показаны на рис. 1а—1 в. В этих распределениях видны пики п0, п и п'-мезонов на линейном фоне. Было отобрано 1955

0

N/(0.0025 ГэВ/с2)

3000 2000 1000

0.100 0.125 0.150 М(У1У2), ГэВ/с2

N/(0.05 ГэВ/с2)

1000

N/(0.0025 ГэВ/с2) 4000

3000 2000 1000

0.100 0.125 0.150 М(УзУ4), ГэВ/с2

N/(0.002 ГэВ/с2) 4000

3000

2000

1000

0

0.50 0.55 М(п -п0), ГэВ/с 2

500

N/(0.02 ГэВ2) 800

^0(980) * $

400

«1*1* ж

а2(1320)

I "^«■"Ч

0.5

1.0

1.5 2.0

М(пп0), ГэВ/с2

0.4

0.8

-г\ ГэВ2

Рис. 2. Отбор событий : распределения М(77) для "свободного" п0 (а) и п0 от распада п (б), М(п+п п0) (в); распределения эффективной массы (г) и \Ь'| (д) для событий пп°.

а

0

событий "сигнала" и 809 событий "фона". Распределения эффективных масс и квадрата переданного импульса показаны на рис. 1г, 1д. В распределении эффективных масс виден пик а2(1320)-мезона.

События реакции п-р — пп0п были отобраны из того же набора экспериментальных данных в моде распада

п — п+п- п0, п0 — 77 (2)

с аналогичными критериями отбора. Сигнальные события отбирались из интервала эффективных масс п+п-п0 в районе массы п-мезона 0.528 < М(п+п-п0) < 0.568 ГэВ/с2, а события из контрольных интервалов 0.506 < М(п+п-п0) <

< 0.526 ГэВ/с2 и 0.570 < М(п+п-п0) <

< 0.590 ГэВ/с2 использовались для оценки и вычитания фона. Распределения эффективных масс для "свободного" п0 и п0 от распада п-мезона и распределение М(п+п-п0) показаны на рис. 2а—2в. Для анализа было отобрано 18547 "сигнальных" и 8436 "фоновых" событий. Распределения эффективных масс и квадрата переданного импульса показаны на рис. 2г, 2д. В распределении эффективных масс хорошо видны пики а0(980)- и а2(1320)-мезонов, что согласуется с [6, 7].

Из распределений эффективных масс было определено отношение вероятностей распада а2(1320)-мезона на п'п0 и пп0: Я ж 0.047 ± 0.018,

что согласуется с табличным значением [16],

« / _

полученным ранее для конечных состояний п'п и пп- [1, 5]. Поправленные с учетом вероятности регистрации распределения эффективных масс п'п0 и пп0 показаны на рис. 3а и 3б; кривые являются результатами фита распределений формулой Брейта—Вигнера для резонанса и гладким полиномиальным фоном.

Стандартный парциально-волновой анализ системы пп0 [6, 7] был выполнен в интервалах по эффективной массе 50 МэВ/с2 с использованием стандартного набора волн: Б0, Р0, Р— , В0, В— в секторе с отрицательной натуральностью обмена и Р+ и В + в секторе с положительной натуральностью. Вычитание фона было выполнено с использованием метода добавления "фоновых" событий в минимизируемый функционал логарифма правдоподобия с обратным знаком [1]. Результаты показаны на рис. 4. Они согласуются с результатами работ экспериментов ГАМС/КЛ12 и Е852, выполненными ранее на большей статистике [6, 7]: в спектрах волн Б0 и В + видны пики соответственно а0(980)- и а2(1320)-мезонов, в спектре волны Р+

N/(0.05 ГэВ/с 2) 300

200

100

N/(0.05 ГэВ/с 2) 3000 Г

2000

1.4 1.8

М(п'п0), ГэВ/с2

1000-

0

1.0 1.5 2.0

М(пп0), ГэВ/с2

Рис. 3. а0(1320)-Мезон в распределениях эффективных масс п'п0 (а) и пп° (б). Распределения поправлены на вероятность регистрации. Точки — результаты измерения.

N/(0.05 ГэВ/с2) 800

400 0

1500 1000 500 0

50

N/(0.05 ГэВ/с2)

600

400

200

0 200

100

р+

1

0

;н нн агв(Д+/Р+)

J_1_

]_I

1.5 2.0

М(пп0), ГэВ/с2

1.0

1.5 2.0

М(пп0), ГэВ/с2

Рис. 4. Результаты парциально-волнового анализа системы пп°: спектры волн 50, Р+, Б+ и поведение разности фаз между волнами Б+ и Р +.

0

присутствует широкий пик; наблюдается быстрое изменение разности фаз между волнами Р+ и Б+, около 1.3 ГэВ/с2, обусловленное а2(1320)-мезоном.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Распределения эффективных масс систем Пп0 и п'п-, отобранных из тог

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком