Сессия "Физика фундаментальных взаимодействий" Протвино 2008 Нарушение изотопической инвариантности в распаде f 1 (1285) 3π Введение Установка ВЕС и постановка. - презентация

1 Сессия "Физика фундаментальных взаимодействий" Протвино 2008 Нарушение изотопической инвариантности в распаде f 1 (1285) 3π Введение Установка ВЕС и постановка эксперимента Характеристики распада f 1 (1285) π + π - π 0 Выводы Эксперимент ВЕС Ю.Гуз, В.Дорофеев, Р.Джелядин, А.Екимов, А.Зайцев, А. Ивашин, А.Карюхин, И.Качаев, В.Ф. Константинов, М.Маковский, В.Матвеев, В.Николаенко, А.Останков, Б.Поляков, Д.Рябчиков, М.Солдатов, О.Соловьянов, А.А. Солодков, А.В.Солодков, Ю.Хохлов, Н.Шаланда

2 Введение (Лёгкие) Скаляры – актуальная тема КХД. Возбуждения вакуума скалярное поле – «Хиггс» КХД Избыточное кол-во ? Организация мультиплет(ов) ? I =1 a 0 (980, 1450, …) I =0 f 0 ( , 980, 1300, 1500, 1710…1850) I =1/2 κ(700, 1430, …) Структура (q q; q q q q; MM; gg)? Нужны доп. эксп. способы изучения

3 a 0 (980) f 0 (980) смешивание a 0 (980) f 0 (980) изоспиновая_симметрия чувствительно к параметрам (M; g 2 ab ) структура ИС нарушается: ЭМ (m d -m u )/m s … ω π + π -, φ π + π -, η/η 3π, ψ(2s) J/ψ π 0 ….. Универсальный (для P,V, B, D) масштаб ИС (расщепление масс и смешивание ω/ρ, η/π) (Coon, Scadron, PR C 51, 1995) Π ab = ГэВ 2

4 Для a 0 (980) f 0 (980) – новый механизм через K-петли (Achasov, Devyanin, Shestakov PL B88, 1979) 1/G*dG i /dm ππ для a 0 (980) f 0 π+π- «по Ачасову и др.»«Универсально» (в т.ч. для S,…) при 2M(K + ) < s < 2M(K 0 ) B i = B i =

5 (предложенные) Эксперименты по a 0 (980) f 0 (980) поляризационный эксп. π - pηπ 0 n поиск J/ψ γ f 0 (980) γ a 0 (980) ( ηπ 0 ) поиск в центральном рождении pp pp PP pp f 0 (980) pp a 0 (980) ( ηπ 0 ) асимметрия в p +n De π 0 η (или p +p De π + η) поиск f 1 (1285) π 0 a 0 (980) π 0 f 0 (980) ππ ВЕС ( ) (предвар. рез. – в EPJ A38) N.N.Achasov, G.N.Shestakov, Phys.Rev.D70 (2004) , hep-ph/ ; N.N.Achasov, S.A.Devyanin, G.N.Shestakov, Yad. Fiz. 33 (1981) 1337; Sov.J.Nucl. Phys. 33 (1981) 715; Jia-Jun Wu, Qiang Zhao and B.S.Zou, hep-ph ; C.Hanhart, B.Kubis, J.R.Pelaez, hep-ph A.; E. Kudryavtsev, V.E. Tarasov, Yad.Fiz.66 (2003) ,2003; nucl-th/ F.Close, A.Kirk, Phys.Lett. B489 (2000) 24 N.N.Achasov and A.V.Kisilev, Phys.Lett. B534 (2002) 83

6 Изучение распада f 1 (1285) π + π - π 0 I G J PC = M = 1282 МэВ/с 2 Г = 24 МэВ/с 2 Основные каналы распада: 4π (~33%), ηππ (~52%) и KKπ (~9%) (вкл. a 0 (980)π), ργ (~5%) Распад на 3π ИС : -через смешивание скаляров f 1 π a 0 π f 0 3 π универсально и через связь a 0 /f 0 с KK другие возможные механизмы -f 1 (1285) a 1 (1260) (I G J PC = ) смешивание (подобно ω ρ, η π, Δ N, Σ Λ) - через связь f 1 /a 1 с K*K -«контактный» f 1 3π

7 Установка ВЕС 1 -мишень; 2 –вето-счетчики; 3 –счетчик множественности; 4 -магнит; 5 –Čh - счетчик; 6 –Sci - годоскоп; 7 –ЭМ- калориметр. Широкоапертурный магнитный спектрометр p t =0.7 ГэВ/с ЭМ-калориметрия (1.2 тыс. кан.) K/π – идентификация (4-18 ГэВ/с) Быстрая ССД (10 4 /сброс) Слабовозмущающий триггер Пучок π - (и К - ) в диапазоне p ~ 25 – 45 ГэВ/с

8 Постановка эксперимента Дифракция π - AA f 1 π - как источник f 1 (1285) (при 27, 37, 41 ГэВ/с) Детально исследована на ВЕС в моде f 1 ηπ+π- - изучены характеристики и настроены отборы - одинаковая топология с искомой системой (π 0 π+π-) π- - использована для нормировки Фоновая π - A A (4π) - - с изменением G-чётности (π –обмен) (относительно) подавлена при малых |t| (и больших s)

9 Отбор событий топология: γ γ фрагментация пучка: вето вокруг мишени идентификация: нет e+-, К+- «эксклюзивность»: баланс импульсов диапазон по M(γγ) для сигнала π 0 / η (105 – 165)/( ) MeV/с 2 «дифракционность»: |t| < |t| P требование m(π+π-π0 ) > 830 MэВ/с 2 (ηπ -, ωπ - ) N(π 0 π+π-π-) ~ 8.7·10 5 N(η π+π-π-) ~ 3.0·10 5

10 Сигналы π 0 и η В дальнейшем использован p π0(η) после 1С – подгонки на m π0(η)

11 |t| - распределение Отношение |t|-распределений для π - N N ηπ + π - π - и π - N N π 0 π + π - π -

12 Система (ηπ + π - π - ) N BW (f 1 ) = (108.1 ± 1.5) 10 3

13 Система (ηπ + π - π - ) (продолжение) (доминирует) образование (f 1 π - ) в P-волне с J P mη= (основной) P-волновой распад f 1 P S (π a 0 ) ηππ угловая часть A(Ω) =3/ 2 sin 1 sin 2 sin( ) θ 1 - угол Готфрида-Джексона «спектаторного» π - θ 2 - полярный угол P в f1-СЦМ с Z || p(спект. π - ) φ 0 и φ 2 – азимутальные углы пучкового π - и проекции p(π) на плоскость p(спект. π - ) Вес W I(Ω) =A(Ω ) 2 усиливает сигнал π - f 1 π - S P ε(Ω)

14 Система π 0 π + π - π - b1b1 a2/f1a2/f1 a2a2 K0K0 ω ρ/ωρ/ω

15 Угловое взвешивание Wm(3π) / m(3π) = b/a = c Wm(ηππ) / (ηππ) = d e = c.AND. m(2π) [ ] MэВ/c 2

16 Система π 0 π + π - π - (продолжение): m(π + π - ) G(K 0 ) + BW_RS(ρ 0 ) + G(ω) + Pol

17 Подгонка спектров m(π + π - ) m(π + π - π 0 ) [ ] ГэВ/c бинов по 10 MэВ/c 2 m(π + π - ) для каждого бина m(3π) (во всём диапазоне) сигнал на ~980 MэВ/c 2 в «f 1 -центральном» бине подгонка G(K 0 ) + BW_RS(ρ 0 ) + G(ω) + G(f0) + Pol PhS G(f0) – эффективное описание «a 0 /f 0 » * разрешение (m~982 МэВ; σ~25 МэВ, N - свободно)

18 N(f0) vs. M(3 π) M = МэВ/с 2 Γ = 30 6 МэВ/с 2 N(f 1 ) = Систематика аксептанс ε(4π)/ ε(η3π)=.95 вариации: - отборов (γ; подавл.K, ω; мишень…) - фона в M 2 и M 3 (Pn, ρ(770)) - формы «f 0 » (ширина) - формы f 1 (BW vs. G)

19 Вероятность распада f 1 f0(980) π 3π Экспериментальное значение По модели (Ачасов и др.) (варьируя 6 параметров) BR(f 1 π + π - π 0 ) / BR(f 1 ηπ + π - ) ~ 0.05 – 0.5 % Т.о., эксп. Br (0.8%) - вблизи верхних оценок модели при специфических значениях её параметров (напр., огромная связь f 0 - KK). Соотв. Br(a 0 (980) f 0 (980) π + π - ) ~ 1.9% (полагая f 1 KKπ на 100% через a 0 π) При «предпочитаемых» значениях параметров модель

20 Дополнительная структура в сигнале при m(π + π - ) 950 MэВ/с 2 Взвешивание Wm(2π) / m(2π) для m(3π) [ ] MэВ/c 2 σ (f0) ~ 40 МэВ N(f 1 ) ~ 4*10 3 BR(f 1 π + π - π 0 ) / BR(f 1 ηπ + π - ) ~ 1.5 % (!)

21 Ограничение на f 1 (1285) a 1 (1260) ρ π Побинная (m 3π ) подгонка N(ρ ) в m(π π 0 ) P2 + BW(a 2 ) + BW(f 1 ) (M,Г фикс.) N(f1) = N(ρ ) vs. m(π + π - π 0 ) Предел Br(f1 ρ π)

22 Заключение Изучен распад f 1 (1285) π + π - π 0 Вероятность (несколько) превышает модельный расчет для усиленного a 0 (980) f 0 (980) смешивания за счёт каонных петель Наблюден дополнительный вклад сравнимой интенсивности на m(π + π - ) 950 MэВ/с 2 Не наблюдён распад на ρπ: Br(f 1 ρ π)=( ) % на уровне чувствит. близко к универс. |Π f1a1 | = GeV 2 Динамика в области m(3π)/m(2π) ~ / ГэВ/с 2 может представлять интерес

23 Chi2 распределение

24 Параметры a0-f0 Набор 1. («максимальный») DATA g2a0kk /0.51/, g2a0k0k0 /0.51/, g2a0etapi0 /0.204/ DATA g2f0pipi /0.168/, g2f0pi0pi0 /0.084/ DATA g2f0kk /2.18/, g2f0k0k0 /2.18/ DATA ama0 /0.982/, amf0 /0.975/ Набор 0. («современный») DATA g2a0kk /0.2/, g2a0k0k0 /0.2/, g2a0etapi0 /0.25/ DATA g2f0pipi / /, g2f0pi0pi0 / / DATA g2f0kk /0.2/, g2f0k0k0 /0.2/ DATA ama0 /0.9847/, amf0 /0.980/

25 f0(982;40) f1

26 N(W_f1) vs. M2pi

27 Peak/dip

28 Угловое взвешивание по M(2pi) Пик R ~ 0.86 Фон β B ~ 0.75 Ожидаемое для π - f 1 π - S P β S = 1.97 Сигнал/фон α=(R- β B )/(β S -R)= 0.1