Обнаружение рождения Xel-резонанса в распадах В-мезонов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

ИНСТИТУТ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ

ФИЗИКИ

На правах рукописи

ДРУЦКОЙ Алексеи Георгиевич

ОБНАРУЖЕНИЕ РОЖДЕНИЯ *с1-РЕЗОНАНСА В РАСПАДАХ В-МЕЗОНОВ

Специальность 01.04.16 - физика ядра и элементарных частиц

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

МОСКВА 1992

г

* > *

Ш 535*172.5

Работа выполнена в Институте теоретической н экспериментальной фпзпкп.

Научный руководитель: -зам. директора ИТЗФ,

доктор фцзико-математнчоских наук, профессор Данилов М.В. (ИТЭФ) '

Официальные оппоненты: доктор фшт.о-мнтоматкчесык наук,

гл. яаучн. сотр. Белоусов A.C. (ФПАН)

кандидат фппшсо-.мателхатичсскнх наук, вед. научн. сотр. Боресков К.Г. (НТ'ЭФ)

Екдуи.чш оргаккзншхе: Московский Нажеш'рио-Фпзцчоский

Институт

0<ш;итя ляссепташш состоятся г 1Ü92 г. в 11 часов

на -.гас елаиии специализированного совета Д.0-34.01.01 по ¡мшите дксо'рташгл на. сошчашпе ученой степени кандидата фигшко-мато-магк'хееких наух; в Инсппуте теоретической и эк-перныентальнол фпчаки пч адресу: Москва. 117259, ул.Б.Черенуипагаская, д.'25, к.'жфереш-оал Института.

С зиссертацШ'П можно ознакомиться в библиотеке Института. Автореферат разослан " 1992 г.

УчоньЙ1 секретарь

сг-'ецаалшшросааяого созста ___

дапдпд:.т «¡а'оакчьмахймг. гпче< ки.ч наук .—•' Ю.В.Терехов

Общая характеристика работы

В диссертации исследуются распады В-мезонов в реоолансы, состоящие из с и с кварков ( чармонпй ). Впервые обнаружено образование Xci-pt'SOHanca в распадах В-мезонов, проведено изучение образования J/ф п î^'-резоиансов ira увеличенной статистике.

Экспериментальные данные для анализа получены на установке АРГУС, которая расположена на злектрон-позлтрошюм накопп-тельном кольце ДОРПС-П в научно-исследовательском центре ДЕЗИ (г.Гамбург, Германия ). Определены относительные вероятности образования х^-реаонанса в инклюзивном ц эксклюзивном каналах распадов. На большей статистике получены относительные вероятности образования J¡%1> и V-''-резонаисов, исследован импульсный спектр Jj^''-резонанса.

Актуальность темы

Распады В-мезонов в чармопш'г представляют особый интерес в связи с возможностью надежного гш'пертменталыюго выделения уровней чармонпя, а также более простой теоретической ннтер-претншн'й процессов, в которых участвуют тяжелые кварки. Образование сс-состояинп в распадах /З-мезопоз дает уникальную возможность изучения как слабых, та;; и сильных взаимодействии, а также их взаимного влияния. Согласно сопремеиним теоретическим представлениям, зтот процесс описывается так. называемой "подавленной по цвету'' диаграмме!! (рис,1а), где образующие чар-Momiii с и г-кшфы; должны сот [нчеткопать Д]>уг другу но ивегу. Как ожидается, вклад дополнительных глюопных тшеинп иалает с ростом масс кварков и для данного процесса мал. Однако пто предположение по яплается теоретически строгим и требует :»кс-перимеитальной проверки.

Согласно существующим теоретическим моделям, использующим свойство факторизации, J/ф п ^'-реоонансы, имеющие квантовые числа I-, образуются посредством векторного тока, в то время как ха п 77с-резонансы, имеющие квантовые чпсла 1+ н 0~, образуются посредством аксиального тока. Образование и Хс2-резонансов при отсутствии дополнительных глюонных обменов сильно подавлено.

В 1985 году на установках АРГУС и CLEO был обнаружен распад .В-мезоновв J/^-репонанс, являющийся нижним 1S уровнем чармоння. Относительная вероятность такого распада оказалась несколько выше теоретически ожидаемой. В дальнейшем образова,-нне J/ф было изучено более полно, было получено также свидетельство образования ^'-резонанса в распадах В-мезонов. Тем не менее, необходимо дальнейшее изучение этих распадов, которые дают уникальную возможность исследования взаимного влияния сильных и слабых нропесеоп, а также роли глюонных обменов при формировании адронов.

Большой интерес вымывает ранее экспериментально не наблюдавшееся в распадах В-методов образование ^с-репонансов ( Р-уровней чармоння ). Это связано с тем, что, во-первых, знание относительных вероятностей распадов в инклюзивном п эксклюзивно:'.! каналах позволяет критически оценить существующие теоретические подходы. Во-вторых, величина относительной вероятности распада В — Xd-T позволят оценить вклад каскадного распада в J/v-мезон из (\,грезонанса. Это важно для понимания степени рлзлд ни: мепдду теоретическим и зкелеридгеыттъным значением отцоецгглыюк верояггвосги распада В —> J/фХ, что, п свою очередь, поможет лучше понять роль глюонных обменов при больших массах^утаетвурншпс во взаимодействии кварков. В рамках этой проблемы было бы очень интересно определить относительную вероагнос ть, либо се верхняи предел для распада В —» xvjÂ'.

Существует еще одтш вопрос, крайне важный сегодн.1. Этот вопрос связан с проблемой определения фазы слабых взаимодействий <5 матрицы Кобаяши-Маскапа, отвечающей за нарушенпе СР-четкости. Как известно, для поиска СР-нарушенпя в наибольшей степени подходит распад В0 —* ¡>К°, названный по этой причине "полотой модой". Если относительная вероятность распада Б° —> Хс\К^ не мала, то этот распад также может быть использован для определенна фазы 5, что позволят существенно уменьшить время, необходимое для обнаружения СР-нарушенпя в распадах В-мезонов. Поскольку обнаружение нарушения СР-четностн в распадах В-мезонов находится на пределе экспериментальных возможностей, информация об относительной вероятности распада В0 —+ важна для принятия решения о сооружении ускори-

телей следующего поколения - В-фабрпк.

Цель диссертации

Определение относительных вероятностей образования ХсгРе~ зонанса в распадах В-мезонов в инклюзивном п эксклюзивном каналах.

Измерение на увеличенной статистике относительных вероятг ностей образования //V1 и т/>'-реоонансов в инклюзивных и эксклюзивных каналах, а также импульсного спектра //¡/"-резонанса.

Научная новизна •

Впервые обнаружено образование х^-розонаиса в распадах .В-мезонов. Впервые получены значения относительной вероятности инк;позпвпого распада. В —* Х'с!Л' и относительной вгроат-ностп эксклюзивного распада В* Проведено новое изме-

рение на увеличенной статистике относительных вероятностей рас-

падов //■ф и -^'-реэонансов в инклюзивных и эксклюзивных каналах, а также измерен импульсный спектр //-^-реоонанса.

На ¡защиту выносятся следующие вопросы:

1) Определение оптимальных требований на лептоны и фотоны при различных фоновых условиях на установке АРГУС.

2) Намерение на увеличенной статистике относительных вероятностей обраоовання J¡тр и ^-'-резонансов в инклюзивных и эксклюзивных распадах В-ыезонов.

3) Первое наблюдение образования Хегрезояалса в распадах .В-мезонов.

4) Определение относительной вероятности инклюзивного канала распада В —» Х.-лХ■

5) Определение относительной вероятности эксклюзивного канала распада В± —► Хс^^-

Апробация работы и публикации

Основные результаты диссертации были опубликованы в работе[1]. Материалы, изложенные в диссертации, докладывались автором на семинаре ИТЭФ, а также на семинарах и рабочих совещаниях сотрудничества АРГУС в ДЕЗИ (г.Гамбург, Германия). Результаты работы представлялись на Международной (Рочес-терскоп) конференции по физике высоких энергии в 1991г. в г.Жене ее, а также на международной конференции в Париже.

Структура диссертации

Диссертация состоит но Введения, пяти глав и Заключения. Ее объем 64 страницы, включая 2 таблицы и 13 рисунков. Список

датируемой литературы содержит 36 наименовании. «

Содержание диссертации

Во Введении формулируется тема исследования, приводится план расиололсения материала.

В первой главе кратко приводятся основные понятия физики частиц, используемые в диссертации. Современные теоретические модели обычно предполагают, что распады Б-ыезонон обладают свойством факторизации. Факторизация выражается, во-первых, в том, что процессы слабого распада ¿-кварка и дальнейшей адро-шгаашга рассматриваются как независимые процессы, а во-вюрых, п том, что к амплитуде слабых процессов применяется преобразование Фирца, приводящее к произведению двух независимых ам-пяитлд. Такой подход соответствует диаграмме 1а., где слабые п сильные взаимодействия могут быть разделены. Предполагается, что вклады более сложных "шшгшшных" диаграмм (рис.16) и диаграмм с дополнительным глюоном (рисЛв) .малы. В пользу такого предположения имеются серьезные аргументы как теоретические, так и зкеиерпменталышс.

В стандартном теоретическом подходе используется гамильтониан слабого взаимодействия с учетом поправок, соответствующих еильному взаимодействию. После преобразовании Фирца гамильтониан модифицируется в удобный для вычислений вид. При атом Л/-ф л у'-резонаисы, имеющие квантовые числа 1~, образуются посредством векторного тока, в то время как \с] п ^-резонансы. имеющие квантовые числа ]+ и 0", образуются посредством а)»сн-алыюго тока, а образование \с0 и \-С2-резоиансов при отсутствии дополнительных глкюнных обменов сильно подивлено.

Распад 7?-мезона п .//^/'-резонанс дает возможность проверить гипотезу о малости вклада дополнительных глюонных обмен он для

• s

тяжелых кварков. Простейшая диаграмма (рис.1а) подавлена примерно в 9 рао по цветовой переменной. Это связано с тем, что адроиы в конечном состоянии должны содержать кварки, соответствующие друг другу по цпету. Дополнительные г.чюоны частично снимают это подавление, следовательно относительная вероятность распада будет расти с ростом вклада обменов дополнительным глтооном.

В большинстве имеющихся теоретических работ обсуждается а первую очередь пкктгоопвнып распад £?-мезона в J/ih-резонанс. Все ?ти работы молено поделить на две группы, учитывающие и не учитывающие цветовое подавление. В работах, где предполагалось, что цветонос подавление мало, опенки отвосителмюц вероятности распада В —* J/фХ достигали 2-3%, в то время как учет цветового подавления приводит к значениям порядка 0.3-0.5%. Были предприняты попытки уточнить птц оценки, учитывая вклад дополнительных обмекоз глюопамп, однако, как показали вычисления, поправки первого порядка превышают 20%. 1акпм образом, наиболее реатнетнчеекпе модели вргдскьвьшэдох относительную вероятность распада В — J/pX ~ 0.3—0.5%. 'Тем более неожиданно выглядит относитетькая псроятлости раенчда 2?-мезонв б Jjù-резонанс, равная ~ 1.1%, которая; была определена сотрудшпесх-ваш> АРГУС п CLEO.

Единственна;! кг ссгозиьшшш день георетнчеокал оценка относительной перосхности инклюзивного образованна Х'а-р^зойакса в распадах iJ-мезоноо, сделанная в 1980 год у в работе Клона, Нисен-ковап Рюкла, предсказывает отношение выходов \с1 и J/'ф-резо-нансон 0.27:1. Наиболее слолашм в вычислениях, связанных с образованием vcl- резонанса, является учет вклада иесохракяющенсй. части аксиального векторного тока.

Интерес к распадам В-мсзонов в \с-резонансы вьгавни следующими гфпчиа-гмп. Во-первых, непосредственно относительные

вероятности распадов в инклюзивном и эксклюзивном каналах позволяют критически оценить существующие теоретические модели. Во-вторых, величина относительной вероятности распада В —* XVjX позволит оценить вклад каскадного распада в J/i/i-мезон пз Xci-резонаиса. Также было бы очень интересно определить относительную вероятность, либо ее верхний предел для распада В - *с2Х.

Важной задачей сегодня является определение относительной вероятности эксклюзивного распада В0 —> \ciKj- Наиболее удобным для поиска СР-нарушенпя является распад В0 —* J/фКоднако, если относительная вероятность распада Ва —» XciK° ne мала, то этот распад также может быть использован для определения фазы слабых взаимодействий 6 матрицы Кобаяшн-Маскава, отвечающей за нарушение СР-четностп.

Основные результаты по образованию чармоння в распадах В-мезонов были получены на встречных е+е~ пучках при энергии в области образования Т(45)-резЬнанса сотрудничеством АРГУС (г. Гамбург, Германия ) и сотрудничеством CLEO (г. Корнелль, США ).'В таблице 1 приведены последние результаты, полученные в экспериментах АРГУС и CLEO в сравнении с,теоретическими оценками. Как видно но таблицы большинство результатов, полученных сотрудничествами АРГУС и CLEO, согласуются между собой в пределах ошибок.

Во второй главе дано краткое описание установки АРГУС, а также параметров счетчиков, составляющих детектор. Описана процедура идентификации заряженных частиц. Подробно рассмотрены методы идентификации мгктронои и мкаднов, а также фотонов, регистрируемых в ливневых счетчиках или конвертировавших в детекторе.

Экспериментальные данные, на основе которых проведен анализ, представленный в диссертации, были получены на детекторе

АРГУС - магнитном спектрометре, расположенном нп накопительном е+е~ кольпс ДОРИС II в научном центре ДЕЗИ (г.Гамбург, Германия). Детектор АРГУС представляет собой универсальный 4гг-спектрометр с магнитным полем 0.755 Тл. Он был создан и эксплуатируется международной коллаборацней, в шторой ИТЭФ играет одну пз ведущих ролей. Схематически установка АРГУС показана на рис.2.

Заряженные частицы, регистрируемые детектором АРГУС, идентифицируются на основе следующей информации:

- энергетические потери в центральной ионизационной каморе;

- измерение времени пролета частиц;

- измерениеоиерговыделенпя и формы ливня в олектромагнптыом калориметре;

- регистрация частиц в мюоыных камерах.

Для каждого заряженного трека рассматривается пять возмсск-ных массовых гипотез: е,р, А", Р. На основе информации об ионизационных потерях п времени пролета для всех раесматршга- ' емых гипотез вы'пк-ляолся функция правдоподобия. Для электронно и ц мюитнл; итого1; иарг:у с погерл.-лл злерлш п вр* моасм пролета используется Дополнительна;! 1Ш<{>ормаНПЯ, ПОДуЧаедЬШ в отектромагпитнмх и мюонамх камерах. Для сравнения относительных вероятностей различных гипотез используются нормированные фупкшш правдоподобия.

При больших пначошшх импульсов для электронной и мюоиной гнготез могут быть вычислены нормированные специальные функции правдоподобия. Как н в большинстве предыдущих работ сотрудничества .АРГУС, в диссертации требуется, чтобы нормированные специальные функции правдоподобия для олектропной и шомшкш гипотез имели значение, больше чем 0.7. Для мкюноб доиолиитедыю требуется регистрация во внешнем слое мюонных камер. Рассматриваются возможности использования ослабленных

критериев отбора для поучения специфических . физических процессов.

Подробно 2>агсмотрсны методы идентификации фотонов, зарегистрированных в лшшевых счетчиках для различных интервалов энергии. При выделешш фотонов в интервале энергий 200-6G0.MdB обычно используется требование регистрации фотонов в, по крайней мерс, двух соседних счетчиках. Это требование будет выполняться примерно для 95% реальных фотонов, ц в тоже время практически полностью устраняет вклад "ложных" фотонов.

Рассмотрены также особенности регистрации фотонов, конвертировавших в детекторе в е+е~-пару. Вероятность такого процесса невелика ~ 2 — 3%, однако высокое разрешение по импульсу заряженных частиц в большой дрейфовой камере позволяет получить прекрасное разрешение по анергии фотонов ~ 5 — 8МэВ.

Третья глава посвящена изучению распадов /3-мезонов в J/ф п ■^'-рсзояансы. В ] 987 году сотрудничеством АРГУС была опубликована работа, посвященная исследованию образования J/ф н Ф'-реоонансов в распадах В-мезонов. lia сегодняшний день статистика возросла примерно в два раза, что позволяет получить соответственно более высокую точность. В ]990 году на обновленной статистике отдельно был проведен эксклюзивный анализ всех известных каналов распадов В-мезонов, пключая распады в чармошш. Представленные в данной диссертации результаты, полученные на увеличенной статистике, прекрасно согласуются с предыдущими исследованиями.

Используемая статистика соответствует интегральной светимости 21С пбн-1 в области Т(45)-розонашм и 98 пбн~: в близлежащем континууме. Количество В-мезопов в данных составляет ~ 418000, погрешность в определении числа В-мезонов ~ 4.5%.

Для ндентпфпкашш ■//■¡¿-резонансои использовались лептонные моды их распадов J/ф —» e+e~(//+/j~). На рисунке 3 показаны спект-

ры эффективных .масс с+е~ и В спектрах с высокой статис-

тической обеспеченностью виден сигнал, соответствующий образованию J/г/'-реоонанса.

Для определения эффектшзностей реконструкции, поучения ожидаемой формы сигнала, а также для получения формы радиационного искажения сигнала проводились детальные исследования методом Монте Карло с помощью программ моделирования событий п прохождения частиц череэ детектор АРГУС.

Сулшнруя полученные ¡значения относительной вероятности образования J/ф-резонанса в распадах В-мозонов по двум дептонным каналам, было получено средневзвешенное ¡значение:

Вт(В - Jfi'X) = (1.03 ± 0.10 ± 0.17)%

Это значение хорошо согласуется с предыдущим измерением группы АРГУС, а также с результатом сотрудничества CLEO.

Поиск ^'-резонанса проводился в моде распада ф' —» J/фтг*тт~ с последующим распадом J/ф в лептонные пары J/ф —* е+е"(р+/Г) (рпс.Зв). Было получено значение относительной вероятности образованна ф' г. распадах В-мезонов :

Вт{В — ф'Х) = (0.32 ± 0.12 ± 0.09)%

Для понимания процессов образования .7/^-резонансов в распадах В-мезонов существенный интерес представляет их импульсный спектр (рпс.4), дополнительным источником информации служат также угловые корреляции между J/ф-резонансом п /v-мезонами.

Был проведен эксклюзивный анализ различных каналов распадов .8-мезонов с образованием J/ф и ¡У-ре-зонансов. Число событии в каждом из каналов невелико (рис.5), однако прекрасные фоновые условия позволяют говорить о достаточном уровне достоверно-' стп наблюдения распадов B-мезоноо в этих каналах. В таблице 1 представлены значения относительных вероятностей распадов В-мезонов d различных каналах распадов.

То

В четвертой главе проведено исследование образования Хс1-Реа°-нанса в инклюзивном п эксклюзивном каналах. Впервые получены значения относительных вероятностей распадов в инклюзивном канале В —> ХаХ 11 эксклюзивном канале Б* —► хаК*-

Для ' изучения распада В —* ХаХ был использован канал Ха ¿/фу, с последующим восстановлением З/ф-резонанса в его лептонных йодах 3}ф —» е+е~(/х+р~). Спектр эффективных масс 5¡фу-комбинации после вычитания континуума показан на рисунке 6. На этом же рисунке заштрихованной гистограммой показало распределение для континуума. Гладкой кривой

представлено описание фона, полученное методом Монте Карло. В области масс ^-резонанса на рисунке б видно превышение над фоном, в то время как вне сигнальной области крпвая, описывающая фон, хорошо согласуется с экспериментальными данными.

К сожалению, экспериментальное разрешение не позволяет разделить вклады Хс111 Хс2-Рга°нансов., Поэтому, первоначально спектр эффективных масс З/фу, показанный на рисунке 6, аппроксимировался полученной из Монте Карло моделирования кривой для описания фона и двумя распределениями Гаусса для описания вкладов Хс1 и Хс2-резонансов. Параметры гауссовскпх распределений фиксировались в соответствии с табличными значениями. В результате подгонки было получено 33±11 со бытпй в гауесовских распределениях. Доля числа событий, соответствующих Хс2-Р(,зонансу, близка к нулю (212°)%, однако неопределенность этой оценки велика н не позволяет строго оценить вклад ^¿грезонанса.

' Другой метод аппроксимации может быть применен исходя из предположения малос-тп вклада Хс2-рга<)нанса. Учитывая, что согласно теоретическим оценкам вклад Хс2 сильно подавлен, а, кроме того, относительная вероятность перехода в 3 [фу в два рапа меньше, чем у х'С1-рсоошшса, сигнал аппроксимировался одним гауссов» скнм распределением, соответствующим образованию только

Хл-резонанса. При использовании такой процедуры подгонки с фиксированной массойп шириной Хсгреэонанса (М — ЗбЮ.бМэВ/с2, сг = 56-МэВ/с2) получается то же число событии 33 ± 11, что и в предыдущем анализе.

Используя значение числа В-мезонов в образце, эффективность регистрации, а также табличные значения относительных вероятностей каскадных распадов была определена относительная вероятность распада: . -

Вг{В — хаХ) = (1.05 ± 0.35 ± 0.25)%

Полученное значение относительной вероятности распада В —у хлХ отличается от теоретически ожидаемого примерно в четыре раза. Столь большая относительная вероятность означает, что примерно (30±10)% //^-резонаясов образуется в результате

каскадных распадов Ха-

Для описания нерезонансйого фона в З/фу массовом распределении было проведено моделирование событий методом Монте Карло. При моделировании фоновых процессов, дающих вклад в спектр масс, учитывались следующие источники фона.

1. //^-резонанс, образованный в распаде одного В-мезона, и фотон, образованный в распаде другого В-мезона.

2. Два легтона, образовавшиеся в полулецтонных распадах £>-пли В-мезонов и-имеющие эффективную массу в области массы

0-резонанса, и случайный фотон.

3. //^-резонанс п фотон, образовавшиеся в распаде одного В-мезона.

Дополнительное свидетельство образования Хс1-резонанса в распадах В-мезонов было получено с помощью фотонов, конвертировавшихся в детекторе. Фотоны, образующиеся в результате распада Ха-реоонанса, могут конвертироваться в стенках вакуумной трубки или материале пропорциональных камер. Вероятность конверсии фотона составляет всего ~ 2 — 3%, однако разрешение

по энергии ~ 5 — 8МэВ позволяет полу тать, в соответствии с Монте Карло оценкой, прекрасное разрешение по инвариантной массе 3 Ц>у комбинации, образующейся в результате распада Хл- ' резонанса, сг МэВ/с2.

Во всем интервале масс наблюдалось четыре 3/фц комбпнаппи, причем две из галс с массами 3.505МэВ/с2 и 3.496МэВ/с2 лежат в пределах двух стандартных отклонений от массы ХсгРезонанса. В соответствии с ожиданием, опредеяеннным с помощью программ моделирования событии методом Монте Карло, вероятность наблюдать два или более событий в результате флуктуации фона составляет меньше 1%.

Как п для 3/ф и -ф'-резонансов, эксклюзивный анализ был проведен для различных канатов распадов В-мезонов в -резонанс. В силу ограниченности статистики, наибольший интерес вызывают хаяалы расиадоз В- —> ХлК* п —* ■, имеющие достуи-

пуго для исследования эффективность. Полученные спектры масс Хс1-?С± и ХлК*** комбинаций показаны на рисунке 7. В обоих комбинациях наблюдаются особенности а области масс В-мезонов.

Используя стандартные значення относительных "вероятностей -каскадных распадов Хсгрезонанса и определенную с помощью метода Монте Карло моделирования эффективность реконструкции, было получено:

Вт{В± - хаК*) = (0.19 ± 0.13 ± 0.06)%

Вероятность наблюдать 4 пли более событии, как результат флук-туадпп из фона, меньше 3%.

В рамках разумного предположения приближенного равенства относительных вероятностей:

Вг(В± - ХаК±) а 2 * Вт(В° хМ .

получается оценка относительной вероятности распада В° —> которая позволяет надеяться, что этот распад может быть исполь-

оовап для поиска СР-нарушения на будущих В-фабриках. Учитывая, что вероятность распада Вт{хл J/Фу) = (27.3±1.6)%, а значение относительной вероятности распада В± —> ХлК* в полтора раза больше, чем распада В*- —+ J/фК*, молено ожидать, что распад В° ХлК° допасен давать вклад на уровне нескольких десятков процентов относительно "золотого" распада В0 —+ J/ipI{° п иметь хорошие фоновые условна.

Некоторое превышение над ожидаемым фоном наблюдается п в комбннарпн, прячем комбинация К* я* для кандидатов в В-мезон лежит вне области масс А'*°(890). Однако низкая статистическая достоверность не позволяет получить количественную оценку относительной, вероятности этого процесса.

Летом 1991 года коллаборацля CLEO подтвердила результаты, полученные в данной работе. В инклюзивном канале сотрудничеством CLEO * было получено значение относительной вероятности распада: . ,

Вт(В —» Хс\Х) = (0.54 ± 0.15 ± 0.14)%

Для.я'с2-рсоонанса был получен на 90% уровне достоверности верхний предел:

Вг(В Хс2*) < 0.30% '

В эксклюзивном канале распада В± —» if*, сотрудничеством ■ CLEO в области масс В-мезоноз наблюдалось 4 события, что соответствует относительной вероятности распада:

-, хаК±) = (0.10± 0.06)%

В пятой главе обсуждаются полученные экспериментальные результаты. Результаты исследования образования Xci-резонанса в рагпадах B-wпонов сравниваются с представленными недавно

Ч'-v уои^^сниии Î9S2 с. в Дадласе сотрудничсстном CLEO для рагнада В —' ча примерно ;>.')<' большгн СТВТМСТИке било дано ОН«4<*НИе относительной вероятности 0.64% .

ï? '

сотрудничеством CLEO. Отмечено согласие в пределах погрешностей измерения значений относительных вероятностен, получеяных как в инклюзивном, так а в эксклюзивном каналах, с результатами сотрудничества CLEO.

Обсуждается возможная недооценка вклада обменов дополнительным глюоном в существующих теоретических моделях. Подчеркнуто, что полученное значение относительной вероятности распада J?± —> XdK* указывает на возможность использования канала, распада В0 —» XciK? Д-1Я поиска СР-нарушения.

В Заключении сформулированы результаты исследования:

На экспериментальной установке АРГУС было проведено исследование образования чармония в распадах В-мезонов. Были получены следующие результаты.

1. Исследованы критерии отборов для идентификации лептояов п фотонов при различных фоновых условиях. Определены оптимальные требования для выделения событий с образованием д'сГ резонанса.

2. На большей статистике проведены измерения относительных вероятностей распадов В-мезоиов в J/ф и "^'-резонанеы в инклюзивном канале, получен импульсный спектр .//^-резонанса. Уточнены значения относительных вероятностен образования J/Ф и г/>'-резонансов в эксклюзивных каналах. Полученные результаты хорошо согласуются с предыдущими: измерениями сотрудничества АРГУС, а также с результатами сотрудничества CLEO.

3. Впервые определена относительная вероятность распада В —» _\ci,Y. Образование ^-резонанса регистрировалось с моде распада, ус; —► J/ф"), С последующим распадом J/ф —

4. Дополнительное свидетельство образования \(:1-р'>!30нансй а распадах В-мезонов получено поп использовании фотонов, копвер-

тировавших в веществе детектора.

5. Впервые зарегистрирован распад В* —► п определена-

его относительная вероятность. Полученное значение позволяет ожидать, предполагая примерное равенство относительных вероятностен иоотопсиммегрнчных распадоп, что распад Б° может быть использован, наряду с распадом В° —* Л/фК®, для определения фазы СР-нарушенпя ст.

Канал распада Отиоситеаьная вероятность {%)

АРГУС СХЕО Теорпч ВЙ\\'

В — ЗЦ'Х В — -ф'Х в - Хе1А' 1.03 ±0.10 ±0.17 (1.32 ± 0.1*2 ± 0.0^,' 1.0л ± о.Зо ± о,23 1.12 ±ОЛО ±0.23 0.3.3 ±0.08 ±0.12 0.54 ±0.15 ±0.11 ! 0..4-0.5 0.31 Вг{В — ЛуХ) (!.'>'Вт(В - А'! ___________ !

в+ - 1!ФК+ В" — З/фК* 5+ -- В0 3* О.ОО ±0.03 ±0.01 0.03 ± 0.03 ± 0.01 0.1') ±0.14 ±0.06 0.12 ± 0.06 ± 0.03 < о.оо < 0.10 1 СОЯ ±0.02 ±0.02 | 0>1а,; 0.03 ±0.02 ±0.(11 | <}.35а? 0.13 -0.01 ±0.03 1 З.«1ч= 0.11 ±0.05 ±0.03 | 3.02,(1; 0.1и.± 0.01 ±0.0.4 \ 0.12.± 11.00 ± 0.0.4 | 1 1

—> + 0JSiO.CS ±00! < 0.19 ±0.11 ±0.04 ( 1 <0.05 | . 0.niO.GSr-O.ini

0.19 ± 0.1.'! ± 0.07

0.1!) - 0-00

Таблица 1. Относительные вероятности образования чармонпя в распадах В-непопов. Теоретши-скис оиоихл относительных вероятностей няклюпиштых каналов даны без умета возможных каскадных распадов.

(Б)

4 Рисунок 1. Диаграммы образования ,7/^-релонанса в распадах В-мезонив: а) стандартная диаграмма, б) "Пннгвшшая" диаграмма, Ь) Диаграмма с дополнительным обменом глюоном.

Рксупоп Детектор АРГУС. 1..\ ¡кюнкыс .-:амрры.2.Лмвлевтлс элгчстролшгппткие счеглпки.З.Сш пп а измерения врехй-ни пролета. '1Лреафщт ка.м«ч>и.5.Всритш1ия дрейфг-зая ¿а» юрадТЯр.чо лагяпта Т.Солгноплпш.нмй \:апч1Т.8.Ко.Л];е[1:'И;)тт"и:'1п"1 матап.0Л1шш-б»-г<г квалруполь.

Рзкунох 3. Спектр аффективных масс с+е~ (¡i), ¡i*(Г>) и J/V'«+jr~ (в). Крпиыг представляют результаты подгонки суммой rayccoucKÓro распределения и Полинома Tjimcii степени. Для алек-тронов введена поправка, описывающая тормозное излучение.

но

го

о

О.О 0.5 1.0 1.5 а.з

0.5

а. ч

а.г

о. о

О.О 0.5 1.0 1.5 г.о

Рисунок 4. а) Импульсный спектр .//^-резонанса. Заштрихованной гистограммой показан оклад двухчастичных распадов, б) эффективность реконструкции /,/^-резонанса в зависимости от импульса.

■ б)- _ «, , ,! . _ ,, . ., „ ........... (" ■

1 -

(■;• и! ы из кг &п ».гз ыт и! 5-л ьг» ^ 5.2

Рисунок 5. Спектры эффективных масс эксклюзивных каналов а) J(фКЛ, б) в) г) ф'К\ о)

Рисунок 6- Спектр •)<£<}>« кгивеьгс масс .//г'")'. Зппгфдшмк шп а я гистограмма соответствует распределению 7 (фу для -дщтцнуума при гягргол ниже эясрпш оорпэдвгшлз Т(45)-релои,шо.-;. С&гяшои хрикоп похдоат» распределение фона, получендое лстозом Моцге Карло; пушстпршщ лркпоя показан результат ¡\кпг,окашапии дак-ных суммой фона ;т расярод? г.рши! Гаусса.

, 4 xciK*

S. 17 S. IB S.2J Б.гз S.2S S.27 S.28

S.!? 5.IS 5.21 S.23 5.25 S.27 5.ЙЭ

Рисунок 7. CtU'KTpU чфф<'КТ1!Ш!ЫХ .\!;K'C ¿i) X'clA''4 J1 r>) XclK'TÏ4, iKLifii'iiiiuc Ii .'ш-к.ноопшнш ана.иг»'. Сплошной Kpnnoii покапано МоНТС Карло ОЖНДлтК ДЛИ гумми НКЛаДОП фкнКШЫХ П]1Ш'(ЧЧ1П.

ЛИТЕРАТУРА

[1] H.Albreclit, II.Ehrlichrnann, T.Hamacher, A.Kruger, A.Nau, A.Nippe, M. Reudenbach, M.Schafer, H.Schröder, H.D.Schulz, F.Sefkow, R.Wurth, R.D.Appuhn. C.Hast, G.Herrera, H.Kolanoski, A.Lange, A.Linctner, R.Maukel, M.Schieber, T.Sieginutid, B.Spaan, H.Thurn, D.Töpfer, A.Wai'her, D.Wegeuer, M. Paulini, K.Reim, U.Volland, H. Wegener, R.Mundt, T.Oest, W.Sch;nidt-Parzefall, W.Funk, J.Stiewe, S.Werner, S.Ball, J.C.Gabriel,C.Geyer, A.Rolscher, W.Hofmann, B.Hölzer, 5.Khan, K.T.Knopfle, J.Spengler, D.I.Britton, C.E.K.Chailesivoith, K.W.Edwards, II.Kapitza, P.Krieger, R.Kutsclike, D.B.MacFariaue, R.S.Orr, P.M.Patel, J.D.Preutice, S.C.Seidel, G.Tripoutis, K.Tzauvariudaki, R.G.Van de Water, T.-S.Yooii, D.Reisuig, S.Schael, K.R.Schubert, K.Strahl, R.Waldi, S.Weselcr, B.Bostjancic, G.Kerr-j. P.Krizan, E.Kriznic, T.Podobaio, T.Zivko, H.I.Cro astrom, L.Jousson, V.ßalaijura, M.Datiiluv, A'.Droutskoy. ii.FomiuykJi, A.Golatvm, T.Gorelov, F.Ratnikov, V.Lubiuiov, P.Pakhluv, A.Rostovtscv, A.Seuieuov, S.Semenov, V.Shevclienko. Y.Soloshenko, I.TicIuuiirov, Yu.Zaitbev, R.C'lulders, C.W.Darden - First, evidente of y. pioduetiou in B raeson deeavs // Pliys.Lett. 1092. Y.277B. p.209-214.