Измерение вероятности распада J/Ψ→γη на детекторе КЕДР

Измерение вероятности
распада J/Ψ→γηc на
детекторе КЕДР
Малышев В.М.
Распад J/ψ→γηc
 радиационный М1- переход
 энергия фотона
ω = 114.3 МэВ
 угловое распределение
фотонов
dΓ/dΩ ~ 1+cos2θ
 ширина ηc-мезона (PDG)
Г(ηc) = 26.7±3.0 МэВ
 вероятность распада (PDG)
B(J/ψ→γηc) = (1.27±0.36)%
2
Вероятность распада J/ψ→γηc
 Теория :
•
(3.05±0.07)%
•
(2.4±0.3)%
потенциальная модель : E.Eichten et al.
“Quarkonia and their transitions”,
arXiv:hep-ph/0701208v1 (2007)
КХД правила сумм : Бейлин В.А., Радюшкин А.В.
“Анализ распада J/ψ→ηcγ методом КХД правил
сумм”, Ядерная физика, т. 39, вып. 5 (1984)
 Эксперимент :
•
(1.98±0.09 ±0.30)% R.E.Mitchell et al. “J/ψ and ψ(2S) Radiative transitions to ηc”
arXiv:0805.0252v1 [hep-ex] (2008)
3
Данные КЕДР
Заходы 11220-11962 (Декабрь 2007 - апрель
2008 года) :
Сканирование J/ψ+ набор в пике + набор в
подложке.
Магнитное поле
H = 6.0 кГс
Разброс энергии в пучке бW =0.71 МэВ.
Пик J/ψ
L=820 нб-1 NJ/ψ=2.87 M
Подложка J/ψ
L=118 нб-1
4
Отбор событий

Условия отбора :
•
•
•
•

Суммарное энерговыделение по кластерам
Число кластеров
Число треков из точки взаимодействия
Число сработавших мюонных трубочек в третьем слое
Эффективность отбора (по моделированию) :
•
•
Распады J/ψ
Распады J/ψ→γηc
 Кластер
 Нейтральный (DC) кластер
 Нейтральный (TOF) кластер
 Фотон
«Нейтральный кластер»
«Фотон»
EΣ >0.8 ГэВ
Ncl>3
NtrackIP > 0
NMU3 = 0
ε,%
89
94
57
49
51
44
- нет пришитого трека в DC или нет сработавшего в
данном месте счетчика TOF
- нейтральный (TOF+DC) кластер
5
Спектр фотонов (моделирование)
Распределение по энергиям (ГэВ) начальных фотонов и
реконструированных нейтральных (DC) кластеров.
6
Спектры кластеров (данные)
Спектры кластеров в LKr и CsI – калориметрах. По
оси x – энергия кластера в МэВ.
7
Спектр фотонов в распаде
J/ψ→γηc
d( )  ( )
 N    d g ( ,  )
d
d  
dN
где
g(ω,ω’) - отклик калориметра,
ε(ω) – эффективность регистрации фотона,
d( ) 4 ec
3
 

M
2
d
3 mc
2
2
( /  0 ) 3
 BW ( )  0
 BW ( )
2 2
 r0 2
(1 
)
16
Г0=2.87 кэВ при mc=1.5 ГэВ и |M|=1,
ω0=114.3 МэВ – н.в. энергия фотона,
r0=0.4-0.6 фм –радиус ηc
M=<f|j0(ωr/2)|i> - матричный элемент перехода
8
Спектр фотонов в распаде
J/ψ→γηc
где
d( )
 ( /  0 )3
B
 BW ( )
2 2
d
A
 r0 2
(1 
)
16
( /  0 )3
A
 BW ( )d
2 2
 r0 2
(1 
)
16
A=1.06 при Г(ηс)= 1 МэВ
A=2.37
Г(ηс)=20 МэВ
A=3.8
Г(ηс)=40 МэВ
Спектр фотонов при В=1, NΨ=1 M, ε=1, Г=1 МэВ
(синий), Г=20 МэВ (зеленый), Г=40 МэВ (красный)
9
Влияние формы линии спектра
10
Измерения CLEO (2008)
25M распадов Ψ(2S),
11
Измерение вероятности
распада J/ψ→γηc
Результаты подгонки спектров. Слева – все кластеры,
справа – нейтральные (TOF) кластеры. По оси x – энергия
кластера в МэВ.
12
Измерение вероятности
распада J/ψ→γηc
Результаты подгонки спектров. Слева – нейтральные (DC)
кластеры, справа – нейтральные (TOF+DC) кластеры. По оси x –
энергия кластера в МэВ.
13
Измерение вероятности
распада J/ψ→γηc
Величина брэнчинга (%), измеренная
разными способами в пике J/ψ.
Спектр фотонов в подложке J/ψ.
По оси x – энергия фотона в МэВ.
B=(0.07±0.06)%.
14
Систематические ошибки
 N(J/ψ)
•
измерение светимости
•
разброс энергии в пучке
 Эффективность регистрации фотона
 Подгонка спектра
•
ширина ηс
•
калибровка энергии калориметра
Всего
0.08
0.05
0.14
0.12
0.10
0.23
Результат измерения вероятности распада (предварительный) :
B(J/ψ→γηc) = 1.07 ± 0.16 ± 0.23
15
Результаты
 Измеренная величина B(J/ψ→γηc)=(1.07±0.28)%
согласуется с измерениями Crystall Ball (1.27±0.36)%,
BaBar (0.79±0.2)%,
не согласуется с измерениями CLEO (1.98±0.31)%,
теоретическими предсказаниями (2.4-3.1)%
 Необходима работа по определению формы линии спектра в этом
распаде
 При увеличении статистики возможно измерение ширины, массы
ηc. Набор статистики в пике J/ψ продолжается, планируется
удвоить набранный интеграл светимости.
16