Рождение открытого чарма вблизи порога в е+е- аннигиляции и поиск экзотических состояний тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.23, доктор физико-математических наук Пахлова, Галина Владимировна

• Пахлова, Галина Владимировна
• доктор физико-математических наук
• 2011

Заключение диссертации по теме «Физика высоких энергий», Пахлова, Галина Владимировна

Заключение

Исследования, представленные в диссертации, были выполнены с использованием данных эксперимента Belle, набранных в период с 1999 по 2010 год. В заключение мы перечислим основные результаты, полученные в результате нашей работы:

1. Впервые измерены эксклюзивные сечения процессов е+е~ —> D+D*~ и е+е~ —> D*+D*~ при энергиях от порога рождения D+D*~ и D*+D*~ пар до 5.0 ГэВ. Показано, что именно конечные состояния DD* и D*D* вносят основной вклад в полное сечение е+е~ —> очарованные адроны. В сечении процесса е+е~~ —> D*+D*~ наблюдается очевидный спад вблизи массы экзотического состояния У(4260), аналогичный спаду в полном сечении рождения очарованных адронов.

2. Измерены эксклюзивные сечения процессов е+е~ —> D°D° и е+е~ —> D+D~ при энергиях от порога рождения D°D° и D+D~ пар до 5.0 ГэВ. На качественном уровне полученные результаты не противоречат модели связанных каналов, предсказывающей пикообразное нарастание сечения е+е~ —> DD вблизи 3.9ГэВ/с2 и его спад выше порога DD*. В сечении е+е~ —> DD появилось первое указание на сигнал ^(4415).

3. Впервые измерено эксклюзивное сечение процесса е+е~ —> D°D~7T+ в энергетическом диапазоне от порога рождения конечного состояния D°D~7t+ до 5.0 ГэВ.

4. Обнаружен первый эксклюзивный распад самого тяжелого из измеренных векторных состояний чармония, -0(4415) —► DI?2(2460). Измеренные масса и полная

Благодарности

Эту работу я посвящаю светлой памяти моего отца,

Владимира Викторовича Долгова, и моей маме, Людмиле Яковлевне Исаковой.

Исследования, представленные в диссертации, их публикация, доклады результатов на многочисленных международных конференциях и, наконец, написание самой диссертации были бы невозможны без помощи и поддержки множества людей, к которым автор испытывает чувство искренней благодарности.

В первую очередь, выражаю мою безграничную любовь и благодарность нсей моей семье, и особенно моему мужу за понимание, терпение и постоянную помощь, а также моим детям, Пете и Кате, позволяющим мне быть не только мамой, но и физиком.

Хочу сказать спасибо моему Первому Учителю, Андрею Владимировичу Давыдову, и моему Учителю по Физике Высоких Энергий, Михаилу Владимировичу Данилову.

Мне хочется выразить признательность за помощь и поддержку моим коллегам из ИТЭФ им. А. И. Алиханова, с которыми автор работает в коллаборации Belle: Тагиру Абдул-Хамидовичу Аушеву, Владиславу Валентиновичу Балагуре, Михаилу Владимировичу Данилову, Алексею Георгиевичу Друцкому, Дмитрию Владимировичу Ливенцеву, Роману Владимировичу Мизюку, Павлу Николаевичу Пахлову, Игорю Николаевичу Тихомирову, Елене Игоревне Соловьевой, Тимофею Валерьевичу Угло-ву, Руслану Николаевичу Чистову и Кириллу Александровичу Чиликину.

Мне особенно приятно поблагодарить коллег из ИЯФ им. Г. И. Будкера СО РАН, Александра Евгеньевича Бондаря, Александра Степановича Кузьмина и Семена Исаковича Эйдельмана, за искренний интерес к представленным исследованиям и постоянную помощь на всех этапах работы от обсуждения идей до публикации результатов.

Мне приятно отметить поддержку, которую оказывали мне споксмены сотрудничества Belle, профессора Yamauchi-san и Sakai-san.

В процессе реферирования и публикации статей, представленных в диссертации, значительный вклад внесли коллеги из сотрудничества Belle: Steve Olsen, Tom Browder, Bostjan Golob, Chan Zheng Yuan, Антон Олегович Полуэктов и многие другие.

Здесь следует подчеркнуть, что успех работы диссертанта, как и всей группы физиков ИТЭФ, определила уникальная доброжелательная атмосфера конструктивного научного сотрудничества, созданная учеными международного сотрудничества Belle.

Необходимо и приятно отметить интерес российских теоретиков к исследованиям, представленным в диссертации. Особенно хочется поблагодарить Юрия Антоновича Симонова, Аллу Михайловну Бадалян, Михаила Борисовича Волошина, Алексея Борисовича Кайдалова, Юлию Сергеевну Калашникову и Алексея Владимировича Нефедьева за обсуждение полученных результатов и новые идеи, родившиеся в этом процессе.

Особое чувство признательности автор испытывает по отношению к Юрию Михайловичу Зайцеву и Ирише Ростовцевой за теплоту и поддержку во время работы и написания диссертации.

Наконец, выражаю свою благодарность Павлу Николаевичу Пахлову за беспощадную критику и неоценимую помощь на всех этапах представленной работы.

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Пахлова, Галина Владимировна, 2011 год

1. J. J. Aubert et al. (E598 Collaboration), "Experimental Observation of a Heavy Particle J", Phys. Rev. Lett. 33, 1404 (1974).

2. J. U. Augustin et al. (SLAC-SP-017 Collaboration), "Discovery of a Narrow Resonance in e+e~ Annihilation", Phys. Rev. Lett. 33, 1406 (1974).

3. S. L. Glashow, J. Iliopoulos, L. Maiani, "Weak Interactions with Lepton-Hadron Symmetry", Phys. Rev. D 2, 1285 (1970).

4. A. Abashian et al. (Belle Collaboration), "KEK, Tsukuba Progress Report 2000: The Belle detector", Nucl. Instr. Meth. A 479, 117 (2002).

5. B. Aubert et al. (BABAR Collaboration), "The BaBar detector", Nucl. Instr. Meth. A 479, 1 (2002).

6. Y. Kubota et al. (CLEO Collaboration), "The CLEO-II detector", Nucl. Instr. Meth. A 320, 66 (1992).

7. J.Z. Bai et al. (BES Collaboration), "The BES detector", Nucl. Instr. Meth. A 344 319 (1994).

8. F. Abe et al. (CDF Collaboration), "The CDF Detector: An Overview", Nucl. Instr. Meth. A 271, 387 (1988).

9. S. Abachi et al. (DO Collaboration), "The DO Detector", Nucl. Instr. Meth. A 338, 185 (1994).

10. S. K. Choi et al. (Belle Collaboration), "Observation of a narrow charmonium-like stale in exclusive -»• K^n+iv-J/v/j decays", Phys. Rev. Lett. 91, 262001 (2003).

11. D. E. Acosta et al. (CDF II Collaboration), "Observation of the narrow state X(3872) -> J/^tt+tt-- in pp collisions at y/s = 1.96 TeV", Phys. Rev. Lett. 93, 072001 (2004).

12. V. M. Abazov et al. (DO Collaboration), "Observation and properties of the X(3872) decaying to J/ipir+iT~ in pp collisions at y/s = 1.96 TeV", Phys. Rev. Lett. 93, 162002 (2004).

13. B. Aubert et al. (BABAR Collaboration), "Study of the B~ -» J/iIjI<-tt+-k~ decay and measurement of the B~ —> X(3872)K~ branching fraction", Phys. Rev. D 71, 071103 (2005).

14. K. Abe et al. (Belle Collaboration), "Observation of a near-threshold uJ/ip mass enhancement in exclusive B —»• KuiJ/il) decays", Phys. Rev. Lett. 94, 182002 (2005).

15. B. Aubert et al. (BaBar Collaboration), "Observation ofY(3940) —► J/ipu in B —s-J/ipuK at BABAR", Phys. Rev. Lett. 101, 082001 (2008).

16. S. Uehara et al. (Belle Collaboration), "Observation of a charmonium-like enhancement in the 77 —> uJ/tp process", Phys. Rev. Lett. 104, 092001 (2010).

17. T. Aaltonen et al. (CDF Collaboration), "Evidence for a Narrow Near-Threshold Structure in the J/tp<f> Mass Spectrum in B+ —> J/tp()K+ Decays", Phys. Rev. Lett. 102 , 242002 (2009).

18. S. K. Choi et al. (BELLE Collaboration), "Observation of a resonance-like structure in the Tv±r4)' mass distribution in exclusive B —> Kit^ijJ decays", Phys. Rev. Lett. 100, 142001 (2008).

19. R. Mizuk et al. (Belle Collaboration), "Observation of two resonance-like structures in the 7r+Xci mass distribution in exclusive B° —» K~tt+xci decays", Phys. Rev. D 78, 072004 (2008).

20. K. Abe et al. (Belle Collaboration), "Observation of a new charmonium state in double charmoniurn production in e+e~ annihilation at yfs ~ 10.6 GeV", Phys. Rev. Lett. 98, 082001 (2007).

21. P. Pakhlov et al. (Belle Collaboration), "Production of New Charmoniumlike States in e+e~ -> J/ipD(*W^ at y/s ~ 10.6 GeV", Phys. Rev. Lett. 100, 202001 (2008).

22. B. Aubert et al. (BABAR Collaboration), "Observation of a broad structure in the 7Г+7T-J/ф mass spectrum around 4.26 Ge V/c2", Phys. Rev. Lett. 95, 142001 (2005).

23. T. E. Coan et al. (CLEO Collaboration), "Charmonium decays ofY(4260), ^(4160) and 7^(4040)", Phys. Rev. Lett. 96, 162003 (2006).

24. Q. He et al. (CLEO Collaboration), "Confirmation of the У(4260) resonance production in ISR", Phys. Rev. D 74, 091104 (2006).

25. K. Abe et al. (Belle Collaboration), "Study of the Y(4260) resonance in e+e~ collisions with initial state radiation at Belle", hep-ex/0612006, (2006).

26. C. Z. Yuan et al. (Belle Collaboration), "Measurement of e+e~ —> тг+тг~J/ip via Initial State Radiation at Belle", Phys. Rev. Lett. 99, 182004 (2007).

27. B. Aubert et al. (BaBar Collaboration), "Study of the Tr+7T~~J/ip Mass Spectrum via Initial-State Radiation at BABAR", arXiv:0808.1543, (2008).

28. B. Aubert et al. (BaBar Collaboration), "Evidence of a Broad Structure at an Invariant Mass of 4.32 GeV/c2 in the Reaction e+e~ —► тг+тг~ф(23) Measured at BaBar", Phys. Rev. Lett. 98, 212001 (2007).

29. X. L. Wang et al. (Belle Collaboration), "Observation of two resonant structures in e+e~ ir+TT~i/j(2S) via initial-state radiation at Belle", Phys. Rev. Lett. 99, 142002 (2007).

30. E. Klempt, A. Zaitsev, "Glueballs, Hybrids, Multiquarks. Experimental facts versus QCD inspired concepts", Phys. Rept. 454, 1 (2007).

31. Г. В. Пахлова, "Чармоний 2007: новости эксперимента", Ядерная физика, 72(3), 518 (2009).

32. Г. В. Пахлова, П. Н. Пахлов, С. И. Эйдельман, "Экзотический чармоний", УФН, 180(3), 225 (2010).

33. Р. В. Мизюк, Г. В. Пахлова, П. Н. Пахлов, Р. Н. Чистов, "Физика чармония в эксперименте Belle", Ядерная физика, 73(4), 669(2010).

34. N. Brambilla, ., G. Pakhlova et al. "Heavy quarkonium: progress, puzzles, and opportunities", Eur. Phys. J. С 71, 1534 (2011).

35. E. Eichten, К. Gottfried, Т. Kinoshita et al., "The Interplay of Confinement and Decay in the Spectrum of Charmonium", Phys. Rev. Lett. 36, 500 (1976).

36. K. D. Lane, E. Eichten, "The Charm Threshold in Electron-Positron Annihilation", Phys. Rev. Lett. 37, 477 (1976).

37. E. Eichten, К. Gottfried, Т. Kinoshita et al., "Charmonium: The Model", Phys. Rev. D 17, 3090 (1978).

38. E. Eichten, К. Gottfried, Т. Kinoshita et al., "Charmonium: Comparison with Experiment", Phys. Rev. D 21, 203 (1980).

39. E. J. Eichten, К. Lane, С. Quigg, "В meson gateways to missing charmonium levels", Phys. Rev. Lett. 89, 162002 (2002).

40. E. J. Eichten, К. Lane, С. Quigg, "Charmonium levels near threshold and the narrow state X(3872) -> тг+тг" J/ф", Phys. Rev. D 69, 094019 (2004).

41. E. J. Eichten, К. Lane, С. Quigg, "New states above charm threshold", Phys. Rev. D 73, 014014 (2006).

42. G. Bhanot, S. Rudaz,"A New Potential for Quarkonium", Phys. Lett. В 78, 119 (1978).

43. S. Kailas, S. K. Gupta, M. K. Mehta et al., "Microscopic nucleon optical model potential at low energies", Phys. Rev. С 26, 830 (1982).

44. J. L. Richardson, "The Heavy Quark Potential and the Upsilon, J/ф Systems", Phys. Lett. В 82, 272 (1979).

45. G. Fogleman, D. B. Lichtenberg, J. G. Wills, "Heavy Meson Spectra Calculated With A One Parameter Potential", Lett. Nuovo Cim. 26, 369 (1979).

46. R. Levine, Y. Tomozawa, "An Effective Potential For Heavy Quark Anti-quark Bound SystemsPhys. Rev. D 19, 1572 (1979).

47. S. Davis, F. L. Feinberg, "The Radiation Gauge Static Potential For Nonabelian Gauge Fields", Phys. Lett. В 78, 90 (1978).

48. R. S. Willey, "Subdominant Contributions To The Long Range Quarkonium Potential", Phys. Rev. D 26, 3254 (1982).

49. E. Reya, "Perturbative Quantum Chromodynamics", Phys. Rept. 69, 195 (1981).

50. O. Abe, M. Haruyama, A. Kanazawa, "Buchmuller-grunberg-tye Type Potential Consistent With Smaller Values Of Lambda Ms", Phys. Rev. D 27, 675 (1983).

51. А. А. Быков, И. M. Дремин, А. В. Леонидов, "Потенциальные модели кваркония", УФН 143, 3 (1984).

52. S. Godfrey, Nathan Isgur, "Mesons in a Relativized Quark Model with Chromodynamics", Phys. Rev. D 32, 189 (1985).

53. L. Micu, "Decay rates of meson resonances in a quark model", Nucl. Phys. В 10, 521 (1969).

54. A. Le Yaouanc, L. Oliver, О. Pene et al., "Strong Decays of ■0"(4.O28) as a Radial Excitation of Charmonium", Phys. Lett. В 71, 397 (1977).

55. A. Le Yaouanc, L. Oliver, O. Pene et al, "Why Is ^'"(4.414) SO Narrow?", Phys. Lett. В 72, 57 (1977).

56. Т. Barnes, S. Godfrey, E. S. Swanson, "Higher charmonia", Phys. Rev. D 72, 054026 (2005).6064