Измерение параметров чармониеподобных состояний в эксперименте Belle

• Автор: Чиликин, Кирилл Александрович
• Шифр специальности: 01.04.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 127 с. : ил.

Оглавление
Введение

1 Обзор чармониеподобных состояний

1.1 Классификация состояний чармония

1.2 Предсказания для уровней чармония

1.2.1 Предсказания для масс в потенциальных моделях

1.2.2 Ширины распадов

1.3 Обычные состояния чармония

1.4 Состояния, обнаруженные в распадах 5-мезонов

1.4.1 Х(3872)

1.4.2 Х(3915)

1.4.3 Х(4140)
1.5 Состояния, рождающиеся в е+е~-столкновениях
1.5.1 У (4260)
1.5.2 У(4360) и У(4660)
1.5.3 Общая характеристика новых векторных состояний
1.6 Состояния, рождающиеся в двухфотонных
процессах: Х(4350)
1.7 Состояния, наблюдаемые в парном рождении чармония: Х(3940) и
Х(4160)
1.8 Заряженные чармониеподобные состояния
1.8.1 Д(4430)+
1.8.2 Zc{4050)+ и Zc(4250)+
1.8.3 Д(3900)+ / Zc(3885)+
1.8.4 Zc(4020)+ / Zc(4025)+
2 Экспериментальная установка
2.1 Коллайдер КЕКВ
2.2 Детектор Belle
2.2.1 Кремниевый вершинный детектор
2.2.2 Центральная дрейфовая камера
2.2.3 Аэрогелевые черенковские счётчики
2.2.4 Система измерения времени пролёта

2.2.5 Электромагнитный калориметр
2.2.6 Передний калориметр
2.2.7 Детектор ЛГ£ и мюонов
2.2.8 Триггер
2.2.9 Идентификация частиц
2.2.10 Моделирование детектора
3 Измерение квантовых чисел 2С(4430)+
3.1 Отбор событий
3.2 Распределения событий и выход сигнала
3.3 Формализм амплитудного анализа
3.3.1 Модель амплитуды
3.3.2 Вывод функции плотности сигнала
3.3.3 Метод подгонки
3.4 Результаты
3.4.1 Подгонка распределения фона
3.4.2 Подгонка данных
3.4.3 Эффективность и вероятности распадов
3.5 Обсуждение полученных результатов
4 Обнаружение состояния Д.(4200)1 и измерение его квантовых чисел
4.1 Отбор событий
4.2 Распределения событий и выход сигнала
4.3 Формализм амплитудного анализа
4.4 Вычисление локальной, Вилкс- и глобальной значимости
4.5 Результаты
4.5.1 Результаты подгонки
4.5.2 Эффективность и вероятности распадов
4.6 Обсуждение полученных результатов
Заключение
Благодарности

Список иллюстраций
1.1 Состояния чармония, сгруппированные по квантовым числам и спектроскопическому обозначению (для заряженных - по процессу, в котором наблюдается данное состояние: распады В-мезонов или е+е--столкновепия). Положение некоторых из новых состояний не является точным. Так, квантовые числа А(3940), X(4140) и АТ(4160) не измерены, а квантовые числа У (4260), У(4360), У(4660) известны, однако, эти мезоны могут не быть нормальными состояниями чармония и к группе 3!>1 отнесены условно. Состояние Х(4350), которое не является подтверждённым и значимость которого равна только
3.2а, опущено
1.2 Распределения разницы инвариантных масс комбинаций (£+£~тг+тт~) и (£+£~) в данных (а) и Монте-Карло (Ь) (из работы [2] коллаборации Belle)
1.3 Результаты подгонки распределения инвариантной массы комбинации (J/фш): подгонка только нерезонансным вкладом (а) и суммой нерезонансного вклада и сигнала А'(3915) (Ь) (из работы [71] коллаборации Belle)
1.4 Распределение разности масс комбинаций ((i+/i~K+K~) и (ц_ц^): сверху - из работы |77] коллаборации CDF, снизу - новые данные, добавленные в работе [78] (а); результаты подгонки распределения инвариантной массы комбинации ( J/фф) только с сигналом состояния А(4140) (Ь) и с сигналами двух состояний А(4140) и А(4270)
(с) (результаты подгонки из работы [78] коллаборации CDF)
1.5 Результат подгонки распределения инвариантной массы комбинации (J/^>7r+7r_) (из работы [89] коллаборации BABAR)
1.6 Результат подгонки распределения инвариантной массы комбинации (^(25)тг+тг_) (из работы [95] коллаборации Belle)
1.7 Результат подгонки распределения инвариантной массы J/ф и ф (из работы [79] коллаборации Belle)

J/4>ir+) « 5.
В работе [117] исследовалось существование связанных состоянии в молекуле состава D*Dt (2420) в модели одношюиного обмена. Оказалось, что в такой модели связанных состояний не существует. Кроме того, в этой работе было отмечено, что если квантовые числа Д,(4430)+ равны ,/р = 1“, то его нейтральный партнер имеет квантовые числа ,/р = 1- , и его можно искать в процессе е+е —» 7isrV,(2S')?t0. В работе [118] был добавлен обмен мезоном /о(500); при этом оказалось, что для молекулы состава D*Di(2420) существует связанное состояние в случае квантовых чисел JF = 0“ (для молекулы состава D* /1! (24.30) - при любых квантовых числах). В работе [119] существование связанных состояний исследовалось с использованием эффективного взаимодействия на кварковом уровне; было получено, что связанные состояния существуют для квантовых чисел ,/р = 0“ и 2~, и предпочтительной гипотезой считалась ,/р = 0“ ввиду подавления рождения состояния Zc(4430)+ с ,7 = 2 в распаде В0 -> ZC(4430)+7T
В работе [120] было проведено вычисление массы Zc{4430)+ в молекулярной модели при помощи правил сумм КХД, предполагая квантовые числа Jp = 0_. Полученное значение массы составило М = 4.40 ± 0.10 ГэВ/с2, что хорошо согласовывалось с экспериментальным значением. В работе [121] были проведены аналогичные вычисления с учётом ширины состояния Д.(4430)+; результаты вычислений также находились в согласии с экспериментальным значением.
В ряде теоретических работ были изучены свойства состояния Zc(4430)+ в молекулярной модели. В работе [122] были вычислены формы сигнала Zc(4430)+ в каналах распада xI>(2S)tt+ и оказалось, что пик в распаде на D* Г)*тг должен
быть сдвинут в большие значения массы на 6 МэВ/с2. В работе [123] были вычислены ширины распадов Zc(4430)+ на 7г+7 (в случае квантовых чисел ,/р = 1“), J/ip7г+ и В работе [124] были вычислены вероятности распадов Zc{4430)+
по каналам D+D*°, D*1 D°, D*+D*° их значения оказались порядка 10~5 ~ 10-л, то есть ожидалось подавление этих каналов распада но сравнению с основным который получается при распаде DД2420) на D* и 7Г.
Тетракварковая модель
В работе [125] состояние Д,(4430)+ было рассмотрено как тетракварк. Были рассмотрены квантовые числа ,/р = 0~ и 1_, и для обеих гипотез была вычислена масса при помощи правил сумм КХД. Полученные значения массы составили М = 4.52 ± 0.09 ГэВ/с2 для гипотезы и М = 4.84 ± 0.14 ГэВ/с2 для гипотезы 1 . Таким образом, масса для квантовых чисел 0 согласовывалась с экспериментальным значением, а для ,/р = 1“ - нет.