Prolog

B. Golob FMF, odsečni kolokvij, marec 2005

Prolog

S čim merimo? Kaj opazujemo?

Nekaj meritev, ki......niso poglavitni namen detektorja Belle......pa znajo biti zelo zanimive

B. Golob FMF, Univerza v Ljubljani


S čim merimo?

KEKB: asimetričnatovarna mezonov B

premer ~1 km

Mt. Tsukuba

KEKBBelle

(4s)e+ e-

p(e+)=3.5 GeV/c

p(e-)=8.0 GeV/c

Težiščna energija:√s = M((4s))c2

(4s): vezano stanje bb;vzbujeno, nad pragom za

razpad v BB

(4s)

B (bu, bd)

B (bu, bd)

http://kekb.jp/


Kaj opazujemo?

Integrirana luminoznost

Maj ‘99 Okt ‘04

∫Ldt = 255 fb-1 pri √s = M((4s))c2

(na resonanci)~280 M BB

>1000 pb-1/dan (~1 M BB/dan)

N = ∫Ldt

drugi procesi:

e+ e-*

u,d,s,c

u,d,s,c

resonanca

kontinuum

(kontinuum)


Novo odkrite resonance z detektorjem Belle

B. Golob FMF, Univerza v Ljubljani Kolaboracija Belle

Detektor Belle Kratek fenomenološki uvod Mezoni DsJ in njihove lastnosti X(3872)... pentakvarki? Zaključek


Detektor Belle

3(4) slojniSi det.

Osrednja potovalna komora

Števec Čerenkova-aerogel(n=1.015- 1.030)

1.5T SC solenoid

e-

8 GeV

e+

3.5 GeV

EM kalorimeterCsI (16X0)

identifikacija and KL

(14/15 plastiRPC+Fe)

(pt)/pt= 0.3% √pt

2+1

identifikacijadelcev

(K±)~85%

(±→K±)<~10%

@ p<3.5 GeV/c

dolgoživi delci, ki jih detektiramo: e±, ±, ±, K±, p,

kratkoživi delci, ki jihrekonstruiramo:B±, B0, D±, D0, ...


Metoda rekonstrukcije

22 )()2( iCMbc pEM 2CMi EEE

e+

ECM/2

e-

ECM/2(4s)

B

B

∑ pi, ∑ Ei

signal

signal

npr. kotmed smerjo mezona Bin osjo žarka

B

kontinuum

Na resonanci: BB (sferični) ločimo Od kontinuuma(pljuski) na podlagitopoloških spremenljivk


M

Fenomenološki uvodKvark in anti-kvark veže močna sila → mezoni

pri majhnih E → s velika, perturbativni račun odpove →modeli

vezanastanja cc

s

E

EM

preverjanje lastnosti napovedanihstanj => razumevanje močne sile

spin mezona: ½ + ½ → J = 0,1; L=1 → J = 0,1,1,2

parnost – zrcaljenje prostora (P): (-1) (-1)L = (-1)L+1


Mezoni DsJ

1.8

2.2

2.6

3.0

3.4

Mass (GeV)

Ds+Ds

*+

sestavljeni iz cs

DsJ*(2317)+→Ds

+0 DsJ+(2460)→Ds

+

dobro znani mezoni

?

22 )()( iiiiinv pEM

c

c s

s

DsJ → Ds 0

K+K-

e+

e-


Mezoni DsJ

DsJ*(2317)+

→Ds+0

DsJ(2460)+

→Ds*+0

DsJ(2460)+

→Ds+

B → D DsJKotna porazdelitevodvisna od spina:

Ds

,0D B

DsJ

DsJ*(2317)+→Ds

+0 DsJ(2460)+→Ds+

J=1

J=0J=1

J=2

Porazdelitve skladne z JP=0+ (DsJ(2317)) in 1+ (DsJ(2460))Br(B0→D-DsJ

*(2317)+)=(10.3±2.2±3.1)x10-4


Mezoni DsJ

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 (GeV)-0.10 0 0.10 (GeV)

E M(Ds0)-M(Ds)6.8 signif.

Prvič opaženi razpadi B0→DsJ*-K+

Br(B0→DsJ*(2317)-K+)∙Br(DsJ

*(2317)-→Ds- 0)

Br(B0→Ds-K+)

= 1.8 ± 0.6

Br(B0→D-DsJ*(2317)+)∙Br(DsJ

*(2317)+→Ds+ 0)

Br(B0→D-Ds+)

= 0.13 ± 0.05

bd

B0

W

u

s

c

s

DsJ

K+

d

d

tetrakvark?


M(+-l+l-)-M(l+l-)

’

X(3872)

B± → K± +-J/l+l-

Mbc v 5 MeV širokihintervalih M(+-J/)

Mbc

48.6±7.8 evts.(>10)M=3872.4±0.7 MeV

M(+-l+l-)št. razpadovB vposameznemintervaluM(+-J/)

b

u

W c

c

u

sB-

K-

’


model vezanih stanj cc

X(3872)

c’

J/

c

c0c1

c2

’”

hc

c”

hc’

c1’

c2

2 3

2MD

MD+MD*=3871.3 MeV

c0’

Je X(3872) vezano stanje cc, podobno kot ’?

Stanja, ki lahkorazpadejo v DD glede na spin inparnost:prevladujejo takirazpadi, širinaresonance večja;X(3872) ni tako

c2’(3s)


X(3872)

c’

J/c

c0c1c2

’”

hc

c”

hc’

c1’

c2

2

Kotne porazdelitve:

J/

K B

X

V primeru razpada’(1-) → J/ pričakujemo izotropno(preverjanjerekonstrukcije)

V primeruhc’(1+)pričakujemosin2podobno za2(2-), c’’(0-)

0 1|cos2|

’→ J/

|cos2|


X(3872)c1’

c2

Primer c2:razpad X → +-c bi prevladoval nad X → +-JPrimer c1’:rekonstruiramo B → K J/

ni signala

signal

M( J/)

.)(06.0.)(11.030.0

)/(

)/(

siststat

JXBr

JXBr


X(3872)Je torej X(3872)= c1’?

.)(06.0.)(11.030.0

)/(

)/(

siststat

JXBr

JXBr

30)/(

)/(

JXBr

JXBr

Eksperiment:

Teorija:

M(X)=3872.4±0.7 MeV

M(c1’)=3929-3990 MeV

B± → K± +- J/X → J/I=1B± → K± +-0 J/X → J/I=0

X(3872) ni eno možnih vezanihstanj cc;to in več drugih lastnosti sesklada z modelom, ki opisujeX(3872) kot molekulo DD*ccuu=1/√2 cc [1/√2 (uu+dd)+1/√2 (uu-dd)]=1/√2(|I=0> + |I=1>)


Pentakvarki...

+ → n K+

udd us

B=+1, S=+1n in K+ torej izbariona s čudnostjo +1

...so v zadnjem času “in”;eksotična stanja sestavljena iz 4q in q.Primer +

M(nK+)

1540 MeV

ocenjenoozadje

LEPS

Barionov z s kvarkom ni med znanimi.

Vrsta meritev z Belle:

(1540)+

M(pKS)

(1670)+

+ → p KS

uud ds

c+ → p KS Ks

uud sd

uu

s

uud

ds

p

KS

+


x[cm]

y[cm]Pentakvarki

Rezultati nekaterih eksperimentov namigujejo na obstoj PQ,še več jih tega ne potrjuje...velike razlike v načinu in energiji produkcije

Nič ne vemo o mehanizmu produkcije – pogost “očitek” eksperimentom pri visokih energijah; približajmo Belle ljudstvu (mirujoča tarča)

n → + K-

E ≤ 2.9 GeVudd

e+e- → c+ X → +

Ks XE≈10 GeV E≈4 GeV cdu

LEPS Belle

p

K-,Ks

N v snovi detektorjaK±,Ks,KL

K0 pds uud

K+ nus udd

uudsd


Pentakvarki

M(pK-)

M(pKS)

(1520)

obliko ozadjain morebitensignal priraznih M(pKs)prilagajamona porazdelitevpodatkov

količinasignala

M(pKs)

+?

(KN +(1540)X)(KN (1520)X) < 0.02 @90% CL

privzeto Br(+→pKS)=25%

(KN +(1540)X)(KN (1520)X) = 1.6 – 3.5

Hermes


Zaključek

Trkalnik KEKB in detektor Belle omogočata zanimive meritve izven sistema mezonov B Doslej neznana vezana stanja kvarkov omogočajo vpogled v lastnosti močne interakcije

lastnosti DsJ

BELLE-CONF-0461hep-ex/0409026

X(3872)S.Olsen,GHP’04

Y(3940)hep-ex/0408126

resonance in ccrecoilT.Ziegler,GHP’04

c(2s)PRL89,102001PRD70,071102

c(2800)hep-ex/0412069

široka stanja D**

PRD69,112002strukturac

+ phep-ex/0409005

iskanje PQ

hep-ex/0411005

razumevanjenabor vprašanj:

kaj so? zakaj takelastnosti?

vse lastnostipo pričako-vanjih?a

li

obsta-

jajo?

Delamo na tem...


DsJ dodatno

Ds

,0D B

DsJ

če ima DsJ spin 1:J: 0 1 0 B → DsJ D => l=1Val. f. za B |00> razstavimo poproduktih enodelčnih val. f. |1MDsJ> za DsJ in |lMl> za relat. tirno. vrt. kol.:

11|11|3

110|10|

3

111|11|

3

1

1|1|00|, lDsj MM lDsJ MMC

Če os z izberemo v smeri D v mirovnem sistemu DsJ => projekcija tirne vrt. kol. na os z je 0 => edini možni produkt enod. val. f. za tak sistem je |10> |10> => kotnidel val. f. za DsJ v tem sistemu je =|10>.Zarotiran sistem ima os z’, ki kaže v smeri Ds. V tem sistemu ima lahko val. f. DsJ

kakršnokoli projekcijo (-1,0,1); zarotirano funkc. zapišemo kot

11|)(10|)(11|)('

'|)('

10,1

10,0

10,1

' ,'

ddd

JMdM

JMM

v našem primeru:


DsJ dodatno

Ds in 0 sta psevdoskalarja, kotni del val. f. v sistemu z osjo z’ vsebuje samo relat. trno vrt. kol. l=1; ta ima zopet projekcijo na os z’ enako 0, torej|10>. Kotna porazdelitev bo

22100

2cos)('|10 d

d

dN


X(3872) dodatno

Zakaj ne cc stanje JP = 2-

M(+-) pri X → +-J/ kaže na X → J/

2- bi razpadlo v J/ z l=1 vsak JP = 1-


X(3872) dodatnoB± → K± +- 0 J/

5.20 5.25 5.30Mbc

-0.1 0.1E

M(+-0J/)= M(X)± 3

consistent with 0

13.1±4.2 evts.(6.4)M(+-0)>750 MeV

3.04.01.1)/(

)/( 0

JXBr

JXBr

C(X(3872))=+1


Pentakvarki dodatno

spekter(1520)

p

(fit naM(pK-) vint. p

p

K- K-

p(1520)

formacijap(pK-)~500 MeV

p

K-K-

p(1520)

produkcijamajority

formacija

razdalja pK- vtx – naslednjasled

razdalja pK- vtx – naslednji K+

vtx-i z dodatnosledjo

S≠0večina pK vtx-ovnastane zčudnimidelci

cm

(KN +(1540)X)(KN (1520)X) < 2%(90%CL)

assuming Br(+→pKS)=25%

Br((1520)→pK-)=0.5 Br((1520)X→NK)

ratio of from MC

Documents

Prolog