Рождение открытого чарма вблизи порога в е+е- аннигиляции и поиск экзотических состояний тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.23 ВАК РФ

Федеральное государственное унитарное предприятие Государственный Научный Центр Российской Федерации Институт Теоретической и Экспериментальной Физики им. А. И. Алиханова

чоч Ш44

9

Пахлова Галина Владимировна

Рождение открытого чарма вблизи порога в е+е~ аннигиляции и поиск экзотических состояний

Специальность 01.04.23 — физика высоких энергий

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук 7 Д р 2Г)]| Москва 2011 г.

4841944

УДК 539.12

Работа выполнена в ФГУП ГНЦ РФ "Институт теоретической и экспериментальной физики" г. Москва

Официальные оппоненты: доктор физ.-мат. наук,

профессор Ю. А. Симонов (ФГУП ГНЦ РФ ИТЭФ, г.Москва)

доктор физ.-мат. наук профессор Е. М. Лейкин (НИИЯФ МГУ, г. Москва)

доктор физ.-мат. наук профессор А. М. Зайцев (ГНЦ РФ ИФВЭ, г. Протвино)

Ведущая организация: ИЯФ СО РАН

(г. Новосибирск)

Защита диссертации состоится 5 апреля 2011 г. в 11 часов на заседании диссертационного совета Д.201.002.01 в конференц-зале ФГУП ГНЦ РФ ИТЭФ по адресу: г. Москва, ул. Б. Черемушкинская, д. 25.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИТЭФ. Автореферат разослан 1 марта 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат физ.-мат. наук

В. В. Васильев

Общая характеристика работы

Диссертация посвящена исследованиям процессов рождения открытого чарма вблизи порога в е+е~ аннигиляции. В работе представлены результаты первых измерений эксклюзивных сечений рождения двух- и трехча-стичных конечных состояний, содержащих очарованные мезоны и барионы, в е+е~ аннигиляции. Использование оригинальных методов позволило получить десять различных сечений в широком энергетическом диапазоне. Впервые полное сечение е+е~ аннигиляции в очарованные адроны разложено на основные составляющие его компоненты. Обнаружен первый эксклюзивный распад состояния чармония ^(4415). В процессе е+е~ —> Л+Л" найдено новое состояние чармония Х(4630), природа которого, несмотря на множество теоретических интерпретаций, остается неясной.

В диссертации обсуждаются результаты поиска экзотических У-состояний с квантовыми числами Jpc = 1 . Ни в одном из измеренных сечений не наблюдается пиков вблизи известных масс состояний этого семейства, что противоречит интерпретации Y как стандартного чармония. Отсутствие распадов У-состояний в трехчастичные конечные состояния, содержащие очарованные адроны, не согласуется с предсказаниями отдельных экзотических моделей.

Представленные в диссертации исследования основаны на данных, набранных в эксперименте Belle, в период с апреля 1999 года по июнь 2010 года. Детектор Belle находился в точке столкновения электронного и по-зитронного пучков асимметричного коллайдера КЕКВ (г. Цукуба, Япония), работавшего при энергии рождения Т-резонансов и близлежащего континуума.

Актуальность темы

Состояние чармония, З/ф, открытое в 1974 году и состоящее из пары сс, стало первым в семействе связанных состояний со скрытым чармом. Среди еще девяти состояний, обнаруженных в течение шести лет после этого

открытия, так называемые ^-состояния, с квантовыми числами Jpc = 1" рождаются непосредственно в е+е~~ аннигиляции. Четыре из них, ф(3770), ■0(4040), -0(4160) и ■0(4415), с массами выше порога открытого чарма, то есть порога рождения пары очарованных мезонов, содержащих с-кварк и легкий антикварк, распадаются, в основном, на пару очарованных мезонов. На протяжении трех десятилетий параметры этих состояний извлекали из полного адронного сечения, однако (как стало понятно сравнительно недавно) с большими неопределенностями, а их распады оставались практически неизмеренными.

Начало XXI века стало золотой эрой физики чармония. За его первое десятилетие обнаружено более десятка новых состояний, содержащих сс-пару. Лишь три из найденных идентифицированы как вероятные кандидаты в возбуждения чармония. Для остальных, с массами выше порога открытого чарма, ввели термин чармониеподобное состояние, говорящий об обязательном присутствии сс-пары, однако подчёркивающий, что их свойства плохо согласуются с ожиданиями модели чармония. Среди новых состояний — векторные состояния: У(4260), У(4325) и У(4660), открытые в распадах на чармоний и пару пионов в е+е~ аннигиляции.

Попытки теоретического объяснения новых состояний разнообразны. В частности, существуют как консервативные интерпретации, опирающиеся на предсказания модифицированных потенциальных моделей, так и модели, допускающие существование экзотических молекулярных, тетракварковых, гибридных и других состояний. Однако ни одна из предложенных традиционных или экзотических моделей не в состоянии объяснить все многообразие свойств новых состояний одновременно.

Для понимания природы нового семейства У, а также плохо изученных ф-состояний, возникла необходимость измерения эксклюзивных сечений рождения пар очарованных адронов в е+е~ аннигиляции в широком энергетическом диапазоне. Долгие годы сама возможность таких эксклюзивных измерений представлялась недостижимой, и лишь огромный объём данных, набранных в эксперименте Belle, в сочетании с оригинальными и достаточно сложными экспериментальными методами позволили, наконец, решить эту задачу и, тем самым, открыть новое направление деятельности эксперимента и теории. Последние исследования легли в основу данной диссертации.

Результаты, представленные в диссертации, являются актуальным подспорьем для физической программы новых экспериментов, работающих при энергии е+е~ аннигиляции в области порога открытого чарма —КЕДР на

ускорителе VEPP-4M (г. Новосибирск, ИЯФ им. Г. И. Будкера СО РАН) и BES III на ускорителе ВЕРС И, а также для т-чя/ш-фабрики нового поколения, проектирующейся в г. Новосибирске. Сегодня создается новый эксперимент Belle II на строящейся супер-ß-фабрике, которая позволит набрать на два порядка большую статистику, чем ее предшественники. Физическая программа Belle II включает широкий спектр задач, посвященных изучению очарованных частиц, опираясь в значительной степени на результаты, представленные в диссертации.

Цель диссертации

Целью диссертации является изучение процессов рождения открытого чарма вблизи порога в е+е~ аннигиляции, измерение параметров и распадов ■^-состояний, а также поиск экзотических состояний с квантовыми числами 3РС = 1-.

Научная новизна

Впервые измерены сечения процессов е+е~ —> В+Б*~ и е+е~ —> в широком энергетическом диапазоне вблизи порога рождения П* О* ' и £)*+£)*- пар 2перВые измерено сечения процесса е+е~ —> О0В~~тг+ в широком энергетическом диапазоне вблизи порога рождения В(>1) Обнаружен и измерен первый эксклюзивный распад ^(4415) —» .О/^^бО). Впервые показано, что распады ^(4415) в конечное состояние Д£)з(2460) доминируют по отношению к нерезонансным распадам в 7г+. Впервые измерено эксклюзивное сечение е+е~ —» О0О*~тт+ в широком энергетическом диапазоне вблизи порога рождения 7Г+ и установлен верхний предел

на сечение в пике для процесса е+е~ —+ ^(4415) —> £>°.0*-7г+. Впервые измерено эксклюзивное сечение процесса е+е~ —> в широком энерге-

тическом диапазоне вблизи порога рождения Л+Л~ пар, в котором обнаружен пик на пороге, названный Х(4630); измерены его масса и полная ширина. Впервые осуществлен поиск распадов экзотических состояний У(4260), У(4325), У(4660) и Х(4630) в конечное состояние £>°0*-7Г+. Впервые в результате систематических исследований удалось разложить полное сечение

е+е~ аннигиляции в очарованные адроны на основные составляющие его компоненты.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Первое измерение эксклюзивных сечений процессов е+е~ —» [)+В*~ и е+е~ —> В*+В*~ при энергиях от порога рождения В+Б*~ и В*+В*~ пар до 5.0 ГэВ. _

2. Измерение эксклюзивных сечений процессов е+е~ —* В0 В0 и е+е~ —> —> В+В~ при энергиях от порога рождения П°В° и В+В~ пар до 5.0 ГэВ.

3. Первое измерение эксклюзивного сечения процесса е+е~ —» В°В~7г+ в энергетическом диапазоне от порога рождения конечного состояния 1)'>0~и4' до 5.0 ГэВ.

4. Первое обнаружение эксклюзивного распада ?/;(4415) —> В В2(2460). Измерение массы и полной ширины состояния чармония •0(4415), вычисление сечения процесса е+е~ —> 1,0(4415) —> 01У2(2А60) в пике при Ецм, =

= гп,ф(4415) и относительной вероятности распадов £5(/0(4415) —> О£>2(2460)) х хВ(В2(2460) —> Втт1). Вычисление верхнего предела на отношение вероятностей распадов ■0(4415) в нерезонансное трехчастичное состояние В0В~тт+ и в ВЩ(2Ш).

5. Первое измерение эксклюзивного сечения е+е~ —> ВаВ*~тт+ в энергетическом диапазоне от порога рождения конечного состояния В°В*~7Г+ до 5.2 ГэВ. Первое измерение верхнего предела на сечение в пике для процесса е+е- -> ■0(4415) В°В*~тг+ при Ец.м. = тпф{Ш5у

6. Результаты поиска распадов экзотических состояний У (4260), У (4325), У(4660) и Х(4630) в конечное состояние В°В*--к+.

7. Измерение эксклюзивных сечений процессов е+е~ —» , е+е~ —> —> В^В*~ и е+е~ —> В*1В*~ в диапазоне энергий от порога рождения В;В;, В+В*~ и В*+В*~ пар до 5.0 ГэВ.

8. Первое измерение эксклюзивного сечения процесса е+е~ —» Л^Л" в энергетическом диапазоне от порога рождения пар до 5.4 ГэВ. Первое обнаружение пика на пороге в эксклюзивном сечении е+е~ —> названного Х(4630). Измерение массы и полной ширины Х(4630), в предположении, что Х(4630) является резонансом.

9. Представление полного сечения е+е" аннигиляции в очарованные ад-роны в виде суммы основных составляющих его компонент.

Апробация работы и публикации

Основные результаты исследований, представленных в диссертации, опубликованы в работах [1-10].

Результаты, представленные в диссертации, докладывались на совещаниях международного сотрудничества Belle, семинарах ИТЭФ, сессиях-конференциях секции отделения ядерной физики РАН в 2007 и 2009 гг., многочисленных международных конференциях. Среди них Рочестерские конференции: ICHEP 2006 (г. Москва, Россия), ICHEP 2008 (г. Филадельфия, США) [11], ICHEP 2010 (г.Париж, Франция); конференции Европейского физического общества: EPS 2007 (г. Манчестер, Великобритания), EPS 2009 (г.Краков, Польша); крупные конференции: Lepton-Photoii 2009 (г.Гамбург, Германия) DIS 2007 (г. Мюнхен, Германия) [12], DIS 2010 (г. Флоренция, Италия); CHARM 2009 (г. Лаймен, Германия) [13], C1IARM 2010 (г.Пекин, Китай), QWG 2007 (г.Гамбург, Германия), QWG 2008 (г.Нара, Япония) [16], QWG 2010 (г. Чикаго, США); PHIPSI 2008 (г. Фраскати, Италия) [14], PHIPSI 2009 (г. Пекин, Китай) [15]; QCHS 2006 (г. Понте Дельгада, Португалия) [17], PHOTON 2009 (г.Гамбург, Германия); Hadron 2007 (г.Рим, Италия), QNP 2009 (г. Пекин, Китай) [18], Charm Exotics 2009 (г. Бад Хоннеф, Германия) [19].

Результаты измерения эксклюзивных сечений рождения двухчастичных конечных состояний, содержащих очарованные мезоны, в е+е~ аннигиляции подтверждены сотрудничеством ВаВаг ¡20-22] и находятся в хорошем согласии. Сумма измеренных эксклюзивных сечений практически полностью насыщает полное сечение аннигиляции е+е~ в адроны, измеренное коллабо-рацией BES II [23]. Результаты, представленные в диссертации, включены в мировую базу данных физики высоких энергий Durham HepData Project и в таблицы Particlc Data Group.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, восьми глав и заключения. Ее объем

180 страниц, включая 58 рисунков и 15 таблиц. Список цитируемой литературы содержит 194 наименования.

Краткое содержание диссертации

Введение посвящено актуальности исследования процессов рождения открытого чарма вблизи порога в е+е~ аннигиляции. В нем сформулирована цель диссертации и показана ее структура.

В первой главе представлены теоретические модели чармония. В ней, в частности, обсуждаются спектроскопия чармония в стандартной кварко-вой модели, потенциальные модели, использованные для количественного предсказания масс, полных и парциальных ширин состояний чармония, пороговые эффекты, способные приводить к появлению структур в сечениях рождения пар очарованных мезонов, а также сильные распады чармония в очарованные адроны. Отдельный раздел посвящён моделям экзотических состояний [8].

Вторая глава повествует о существующих методах исследования рождения открытого чарма вблизи порога в е+е~ аннигиляции. Особое место занимает рождение открытого чарма в е+е~ аннигиляции на В-фабриках с испусканием фотона в начальном состоянии [10]. В этом процессе жесткий фотон, испущенный до аннигиляции электроном или позитроном, уносит значительную долю начальной энергии. Непрерывный энергетический спектр этого излучения открывает возможность исследования рождения конечных состояний с квантовыми числами Jpc — 1 в широком энергетическом диапазоне. Электромагнитное подавление, связанное с испусканием жестких фотонов, компенсируется огромной интегральной светимостью, набранной на /3-фабриках, а критерии отбора, специфические для процессов с излучением в начальном состоянии, обеспечивают высокую эффективность при значительном подавлении фона. В совокупности эти факторы позволяют получать результаты, конкурентоспособные с измерениями современных экспериментов CLEO и BES II, в которых векторные состояния рождаются резонансно в е+е~ аннигиляции без электромагнитного подавления.

В третьей главе после краткой истории открытия векторных состояний чармония и массами выше порога рождения открытого чарма рассказывается о методике определения их параметров из инклюзивных измерений [11].

Полное сечение рождения адронов в е+е~ аннигиляции принято представлять в виде переменной Я, отношения полного сечения е+е~ аннигиляции в адроны к сечению рождения мюонов <т(е+е~ —> = 4жа2ет/^8 (в низ-

шем порядке КЭД), где 5 —квадрат энергии системы центра масс. Выше открывающегося порога рождения очередного кварка

где суммирование производится по ароматам кварков (г), а заряд кварка. В КХД это отношение "обрастает" поправками по ае и приобретает вид

Д(л/5) = я{0)Ш

\+с*+ъ(*)\с3 (*)*+..:

7Г V Ж ) \ 1Г /

(2)

Измеренные значения Я согласуются с тремя цветовыми степенями свободы кварков.

Вблизи открывающихся порогов новых ароматов, где проявляются резонансные структуры, измерения Щу/в) используют для определения их параметров [10]. В частности, последняя подгонка энергетической зависимости Я, измеренной в эксперименте ВЕБ II в диапазоне у/Ъ (3.7 — 4.8) ГэВ [23], была выполнена в 2008 году для получения параметров ^(3770), ^(4040), "0(4160) и ф(А415) резонансов. В этой работе в качестве функции подгонки была использована сумма нерелятивистских функций Брейта-Вигнера, описывающих все возможные распады каждого из ф состояний в двухчастичные очарованные конечные состояния. Поскольку для учета интерференции между амплитудами конечных состояний коллаборация ВЕБ II опиралась на теоретические предсказания для относительных вероятностей распадов ^-состояний, измеренные параметры имеют модельную зависимость, которую трудно оценить.

Для достоверного определения параметров ф и изучения их распадов необходимо измерение сечений эксклюзивных процессов. Однако несмотря на кинематическую доступность, эксклюзивные сечения, как и сильные эксклюзивные распады -0-резонансов в конечные состояния с открытым чар-мом, не были измерены вплоть до последнего времени. Исключение составляет состояние ^¿(3770), распады которого в пару очарованных мезонов известны с ~ 10% точностью, хотя именно эти результаты дали повод для бурной дискуссии о "не ОБ распадах", которой посвящен отдельный раздел.

Завершает эту главу обсуждение экзотического семейства чармониепо-добных состояний, открытого в процессах е+е~ —» J/i/>7r+7r~7isr и е+е~ —> —> ■0(2S)7r+7T_'7isr с излучением 7jsr фотона в начальном состоянии (isr — initial state radiation). Среди них У(4260) [24,25], У(4325) и У (4360) [26,27], с массами выше порога открытого чарма и квантовыми числами Jpc = 1 , однозначно зафиксированными процессом их рождения. У-состояния не проявляют себя в виде пиков ни в полном сечении е+е~~ аннигиляции в адро-ны [23], ни (как показано в пятой — седьмой главах представленной диссертации) в эксклюзивных сечениях е+е~ аннигиляции в очарованные адроны. Серьезная проблема состоит в отсутствии места для трех резонансов в спектре состояний чармония с квантовыми числами 1 . Существует множество гипотез происхождения У-состояний [7,8], однако отсутствие среди них явного лидера свидетельствуют о том, что новое семейство плохо поддается объяснению. Для проверки предложенных моделей необходимо подтвердить или опровергнуть существование распадов У-состояний в очарованные адроны. Эти исследования обсуждаются в пятой — седьмой главах.

Четвертая глава содержит краткое описание ускорителя КЕКВ [28], детектора Belle [29], а также программного обеспечения, использованного для моделирования экспериментальной установки и физических процессов.

Пятая глава посвящена измерениям эксклюзивного рождения очарованных двухчастичных состояний в е+е~ аннигиляции.

Исследование эксклюзивного рождения открытого чарма вблизи порога в е+е~ аннигиляции в эксперименте Belle является нетривиальной задачей. Единственная возможность достичь диапазона энергий, существенно меньших начальной энергии в системе центра масс е+е~ коллайдера КЕКВ, — использование процесса излучения в начальном состоянии. Однако электромагнитное подавление испускания 7jsr и характерная топология событий, в которых большая часть родившихся 7iSr вылетает вдоль пучка и не попадает в детектор, приводит к малому числу восстановленных событий. Единого оптимального способа измерений всех эксклюзивных процессов не существует; для исследования каждого конкретного конечного состояния было необходимо найти индивидуальный метод, позволяющий получить максимальную значимость результатов.

Исследования, представленные в диссертации, были начаты с измерения эксклюзивных процессов1 е+е~ —► D+D*~ и е+е~ —* D*+D*~ при энергиях

ХВ этой главе и в дальнейшем подразумевается, что зарядово-сопряженные моды вклю-

вблизи порога рождения пар [1] на основе данных, соответствую-

щих интегральной светимости 547.8 фб-1.

Хотя простейшим способом отбора сигнальных событий в процессах е+е~ —> //*)1 является полное восстановление конечного состояния,

то есть обоих и £>*~-мезонов, а также энергичного 718Г, и такой ме-

тод обеспечивает практически нулевой фон, число отобранных сигнальных событий оказывается ничтожно мало, что делает его в данном случае бесперспективным. Для увеличения эффективности восстановления можно отказаться от регистрации 7;5Г, поскольку ник вблизи нуля в распределении квадрата масс отдачи к паре полностью реконструированных и

мезонов должен свидетельствовать о потере именно фотона. Однако ожидаемого увеличения статистики за счет попытки добавить события с 7,5Г, испущенного под малым углом не происходит. Причиной является низкая эффективность реконструкции пионов с малыми поперечными импульсами из распадов D* —> Бж (особенно на пороге рождения пары), кото-

рые теряются в детекторе до попадания в дрейфовую камеру.

Единственный способ увеличить число сигнальных событий — отказаться от восстановления одного из очарованных мезонов. В частности, восстановив лишь один £^+-мезон и 7йг, эффективность реконструкции которого при попадании в детектор высока, можно судить о втором невосстановленном .0*^-мезоне по пику в спектре масс отдачи к системе

А'/гес(£М+71вг) = у/{Ея„. (3)

вблизи табличной массы £)*~-мезона. Здесь Ец.м. — начальная энергия системы центра масс (ц.м.), а Е0м+Гт и — энергия и импульс комбинации в системе центра масс, соответственно. Однако согласно моделированию этот пик ожидается широким, а ~ 300 МэВ/с2, из-за плохого разрешения по энергии 7;зг и асимметричным из-за радиационных поправок высшего порядка, что, безусловно, не позволяет разделить пики, соответствующие В*~ и £)**~-мезонам, в спектре М^В*^(или М1Сс(0+^вт))-

Для решения этой проблемы был дополнительно реконструирован мягкий пион, тг^ои,, из распада невосстановленного "-мезона. Хотя такой шаг частично уменьшил выигрыш в статистике, он позволил отделить перекрывающиеся процессы е+е~ —» и друг от друга и свести уровень фона к минимуму. Действительно, для сигнальных

чены в рассмотрение.

событий распределение по разности масс отдачи к комбинациям и

к тг51отЛшг комбинациям

ДМгес = Мгес(0М+Твг) - Мгес(ДМ+7Г^Тшг) , (4)

имеет узкий пик (а ~ 1.4МЭВ/С2) вблизи табличного значения разности масс то— — Тодо = 140.65 МэВ/с2 [30], поскольку неопределенность в импульсе 7;зг практически полностью сокращается.

В результате использования метода частичной реконструкции, то есть восстановления лишь одного 2?(*'+-мезона, 7;йг и мягкого пиона 7ге1о,л. от распада второго /}*~-мезока, удалось выиграть порядок величины в полной эффективности по сравнению с полной реконструкцией.

Эксклюзивные сечения определяют из спектра масс пары очарованных мезонов. При частичной реконструкции в пренебрежении электромагнитными поправками высокого порядка масса, системы эквивалентна массе отдачи к 7;зг. Согласно моделированию разрешение массы отдачи М-ес^г) составляет ~ 100 МэВ/с2, что недостаточно для изучения относительно узких состояний в спектре масс . Улучшить разрешение по Мгес(7;8Г) позволила подгонка Мгес(1)'*'+7;5Г) в табличное значение массы £>*~-мезона, использующая хорошо измеренный импульс полностью восстановленного

-мезона, чтобы поправить измеренную с большой неопределенностью энергию 71дг. В результате этой подгонки разрешение по М1ес(уш) улучшилось на порядок величины, а разрешение разности масс отдачи ДМ^. улучшилось в ~ 2 раза.

Процесс е+е~ —» 0*~утг. Спектр масс отдачи Мкс(П*~уат) до реконструкции мягкого пиона показан на рис. 1а). Широкий пик вблизи массы

мезона отвечает как искомому процессу, так и вкладу е+е~ —> О1 О* Правое "плечо" при более высоких массах объясняется процессами е+е~ —* —> 7Г71ЗГ, п > 0. В качестве сигнальной области М1ес(В*+гу^т)

выбран интервал значений ±200 МэВ/с2 относительно табличного значения массы £>*~"-мезона. После реконструкции мягкого пиона из распада невосстановленного £)*~-мезона и ограничения значения ДЛ/ГЙСГС интервалом ±2 МэВ/с2 относительно табличного значения разности масс тр— — тур в спектре Мгес(£>*+%г) наблюдается четкий пик, соответствующий процессу е4 е. —> —» £)*+Г>*~ (рис. 1Ь)). Исследование источников фона, подробно описанное в диссертации, показало, что доминирует комбинаторный фон, надежно опре-

2в дальнейшем разность масс отдачи

Рис. 1: Спектр масс отдачи а), в) —без реконструкции мягкого пиона; Ь),

е) —после восстановления мягкого пиона и ограничения на разность масс отдачи ДЛ/Г'^. Гистограммы показывают нормированный вклад контрольных образцов Л/Д(,>+. с), £) — спектр разности масс отдачи ¿ХМ® после процедуры перефитпрованпя. Выбранные сигнальные интервалы показаны вертикальными линиями

деленный из данных и составивший ~ 10% от сигнала. Остальные источники фона были также получены из данных.

Процесс е+е~ —> Метод измерения этого процесса идентичен,

описанному выше для процесса е+е~ —> 1 У "если заменить полностью восстановленный Б*' -мезоп на полностью восстановленный £>+-мезон (рис. 1(1),е)Д)). Полный уровень фона, надежно определенный из данных, не превысил ~ 20% от сигнала для всех измеренных значений массового спектра комбинаций.

Сечения процессов е+е~ —> , показанные на рис. 2, были полу-

чены из спектров масс после вычитания всех источников фона,

исходя из соотношения [10,31]

*(е+е~ -> ВСНД*-) - (5)

где т = В*~), йИ/йт — спектр масс, а г]М(т) — полная эффек-

тивность. Дифференциальная светимость излучения в начальном состоянии определена в виде

¿Ь/Лт = ^((2-2х + х2) 1п - х2с) ~ , (6)

7ГХ V 1 — О / £/,. „

ц.м.

где х = 1 — т2/Е^м, , ¿ — полная интегральная светимость, а С — cos (?о, где во определяет полярный угол 7isr в системе центра масс е+е" системы: 00 < 67i5r < 180 — 0q. Полная систематическая ошибка измерений <г(е+е~ —> £>(*)+£)*-) составила 11 % (10 %), ее оценка подробно обсуждается в диссертации.

Форма полученного сечения процесса е+ё~ —> D*+D*~ достаточно сложная с несколькими локальными минимумами и максимумами. В частности, в ней наблюдается очевидный спад вблизи массы экзотического состояния У(4260), аналогичный спаду в полном сечении рождения очарованных ад-ронов. В сечении процесса е+е~ —> D+D*~ явно виден лишь один широкий пик вблизи порога.

В этой же главе представлены результаты измерений эксклюзивных сечений е+е~ —> D+D~ и е+е" —► D°D° при энергиях вблизи порога рождения DD пар [2] на данных, соответствующих интегральной светимости 673.8 фб-1.

Для конечного состояния DD метод полной реконструкции, то есть восстановление обоих очарованных мезонов, D и D (где D - О0 или D~)

4.2 4.4 4.6 4.8 5

М(В(*)+Р*~) ОеУ/с2

Рис. 2: Эксклюзивные сечения процессов а) е+е —» 0* + £>" и Ь) е+е —> О^Б* . Значения, усредненные по величине бина, показаны со статистической ошибкой

оказывается наиболее оптимальным. Продукты распада /^-мезонов имеют на пороге рождения ВВ пары относительно большие поперечные импульсы и поэтому разумные эффективности реконструкции. В общем случае не требовалось, чтобы 7;зг был реконструирован; о его присутствии в событии свидетельствовал пик около нуля в спектре квадрата масс отдачи к системе ВВ, определенного как

М1Ат = (Ецм. - Ет)2 - Р1Ъ> (7)

где Е0л и Р£>о~ энергия и импульс комбинации В В в системе центра масс. Для подавления фона было рассмотрено два случая:

(1) 7>5г не попал в детектор, тогда полярный угол ВВ комбинации в системе центра масс ¡созб^д] > 0.9;

(2) оказался в детекторе, тогда < 0.9; в этом случае требуется, чтобы 71йГ был восстановлен, а инвариантная масса комбинации ВВу^г превышала значение (Ецм, — 0.58ГэВ)/с2.

Для подавления фона от процессов е+е~ —»ВВ(п)(тт^тт~)уш. (п > 0) события, содержащие заряженные треки кроме использованных в реконструкции О или 1)-мезонов, были исключены.

Спектр масс отдачи М^ВВ) после всех требований показан на рис. 3 (а). Очевидный пик, соответствующий процессу е+е~ —» ВВу1ЯТ, наблюдается вблизи нуля. "Плечо" при положительных значениях М?СС(ВВ) объясняется вкладом процесса е+е~ —> 7г°7;8Г. Для подавления таких собы-

тий сигнальная область ограничена условием \М^С(ВВ)\ < 0.7( ГэВ/с2)2. Зависимость числа событий от полярного угла ВВ комбинации после этого требования показана на рис. 3(с). Острые пики вблизи ±1, характерные для излучения в начальном состоянии, хорошо согласуются с результатами моделирования. Спектр инвариантных масс комбинаций ВВуш (когда 718Г зарегистрирован) показан на рис. 3(Ь). Вблизи значения /?ц.м. виден значимый пик, имеющий асимметричную форму, из-за радиационных поправок высшего порядка.

Сечения процессов е+е~ —► В0В0, В! В~ получены из измеренных спектров масс ВВ комбинаций после вычитания фона, исследования которого подробно описаны в диссертации. Усредненные по величине бина эти сечения показаны на рис. 4. Полная систематическая ошибка составила 10 %, что сравнимо со статистической ошибкой сечения вблизи пика ^(3770); в остальном интервале масс ВВ преобладают статистические ошибки.

"у 300 >

щ

и

й-200

о

г

100

-

: (а) +

- +

+ +

- + +.

, - + §§11111

1Л

о о

г

ю

-2-1012 М2 (Б Б), (СсУ/с2)1

> 150 У

2 юо

£

50 0

(Ь)

8

+■++,+++ Л-Н-++.+ -Н

10

М(Б Ву), СеУ/с

11

2

(С)

-0.5

0.5

совО

Рис. 3: Измеренные спектры (а) — квадрата масс отдачи М'^ОБ); (Ь) — инвариантной массы МфОуы) и (с) — полярного угла ОВ-комбинаций. Гистограммы демонстрируют нормированный вклад контрольных интервалов Мо я М-ц. Сигнальные интервалы показаны вертикальными линиями

А

я

о 5

О 10

(а)

+ +

ч (Ь)

' + ПК 1 +

; ■ (с)

+

0.5

0.5

Л I. ш I ^^Г»!' I ! ДМ Л

3.7 3.8 3.9 4 3

11

ч

I,,

(а)

(Ь)

Шкйк

(С)

ЬУ^У^УУ.у

8 4 4.2 4.4 4.6 4.8 5

М(Э Б), веУ/с2

Рис. 4: Эксклюзивные сечения процессов (а) е1 е" —> I)0О0; (Ь) е+е~ —> В^О ; (с) е+е~ —> 1)1). Пунктирными линиями показаны табличные значения ¡351 масс состояний чармония -0(3770), ф(АШ), #(4160) и 0(4415)

В обоих спектрах наблюдается узкий значимый пик вблизи массы состояния чармопия ф(3770). Статистика не позволяет выделить состояния ^>(4040) и i/;(4160), которые, возможно, проявляются в области (4-4.2) ГэВ/с2 Важным результатом этого исследования является первое указание на существование состояния ф(4415) в процессе е+е~ —> DD. Кроме известных состояний чармония в сечении е+е " —> DD наблюдается широкий пик вблизи 3.9 ГэВ, предсказанный в модели связанных каналов [32] в 1980 году.

Отношение сечений в пике а(е+е~ —» D+D~)/a(e+e~ —* D°D°) для бина M(DD) = (3.76-3.78) ГэВ/с2, соответствующего рождению 3770), составило (0.72 ± 0.16 ± 0.06), что хорошо согласуется с результатами CLEO [33] и BES II [34]. Отношение сечений ст(е+е~ В+В~)/а{еье~ D°D°), проинтегрированное в интервале (3.8 — 5.0) ГэВ/с2, равно (1.15 ±0.13 ±0.10) и согласуется с единицей.

Для измерения эксклюзивных сечений процессов е+е~ —» dI*^ вблизи порога [6] были использованы данные, соответствующие интегральной светимости 967 фб-1. На первый взгляд, для измерения конечных состояний D+D*' и D*+£)*~ можно было воспользоваться методом частичной реконструкции, успешно примененным для восстановления конечных состояний Однако эта попытка не увенчалась успехом, поскольку

оказалось невозможно однозначно "приписать" мягкие фотоны из распадов D*s —> D$-f родительским D* мезонам3. Не менее серьезными проблемами являются большой комбинаторный фон и многократный счет событий. Поэтому в этих измерениях был применен метод полной реконструкции конечного состояния и критерии отбора сигнальных событий, подробно объясненные в диссертации. Для увеличения полной эффективности Д|"-кандидаты были восстановлены в шести каналах распада: KgK+, К~К +тг+, К~К+п+тт0; К$К~7Г+Л+, T¡7T+ и т]'тт+.

(П-t- (И —

Сечения процессов е+е~ —» D\ Ds , полученные из спектров »масс и D*+Ü* пар после вычитания фона, поправленных на полную эффективность и дифференциальную светимость излучения в начальном состоянии и усредненные по ширине бина, показаны на рис. 5. В сечении процесса е+е"" —> D¡ DS наблюдается указание на пик на пороге вблизи массы состояния ?/>(4040). В сечении процесса е+е~ вид-

ны два пика вблизи массы состояний ^>(4160) и г/;(4415). Сумма сечений

3В отличие заряженных мягких пионов, однозначно фиксирующих аромат родительского £>*-мезона.

3.8 4 4.2 4.4 4.6 4.8 5 4 4.2 4.4 4.6 4.8 5 М(0,+ Б,), СеУ/с2 М(0; Б*"), СсУ/с2

л 0.8 . й 0.6 :

0.4 0.2 0

4.2 4.4 4.6 4.8 5 М(05'+Т)*-), СеУ/с2

с)

Рис. 5: Сечения, усредненные по величине бина для а) процесса е+е~ - > £>+£»"; Ь) процесса е+е~ —» Ц,1+ с.с.; с) процесса е¥е~ —> Показаны только статисти-

ческие ошибки. Пунктирные линии демонстрируют табличные массы состояний ^>(4040), ^(4160) и ^'(4415) ¡30]

вблизи масс состояний ^(4040), -0(4160) и '0(4415). Как в сечении процесса е+е~ —* так и в сумме сечений виден очевидный спад вблизи массы

состояния У (4260), аналогичный спадам в сечении процесса е+е" —> П*~ и в полном сечении рождения очарованных адронов.

Шестая глава посвящена исследованиям эксклюзивного рождения очарованных трехчастичных состояний в е+е~ аннигиляции. В ее первой части представлены результаты измерения эксклюзивного сечения процесса е+е~ —> £)°£)_7Г+ в энергетическом диапазоне от порога рождения до 5.0 ГэВ и первое обнаружение распада 0(4415) —> £>£>2(2460) [3], основанные на данных, соответствующих интегральной светимости 673 фб~ .

Хотя состояние чармония 0(4415) было обнаружено в полном сечении е+е~ аннигиляции в адроны более тридцати лет назад, ни один из распадов ■0(4415) в конечные состояния с открытым чармом не был обнаружен до 2008 года, когда диссертантом было измерено сечение процесса е+е~ —> ОО, в котором появилось первое указание на состояние 0(4415) [2].

В исследовании процесса е+е" —> ¡У О п1 был использован метод полной реконструкции конечного состояния и критерии отбора сигнальных событий, аналогичные описанным выше для конечного состояния 1)Ю. В спектре масс 0() О ' тг+ комбинаций после применения всех критериев отбора вблизи табличного значения массы состояния 0(4415) был найден четкий значимый пик.

Исследование источников фона показало, что преобладающим является комбинаторный фон, составивший ~ 15% от сигнала вблизи массы ?/;(4415) состояния. Отражение от процесса е+е~ 1)0О ~7г" /т^,,.ч71ЙГ с потерянным

процессов е+е Д^'Д^ имеет богатую структуру, включающую пики

л =

^0.8 0.6 0.4 0.2 0

"°"2 4 4.2 4.4 4.6 4.8 5

М(Б0В~л+), СсУ/с

Рис. 6: Эксклюзивное сечение процесса е+е~ —► Г>°0~7г+, усредненное по ширине би-на. Показаны только статистические ошибки. Пунктирная линия указывает табличное значение [35] массы состояния чармония #(4415)

полученное из данных, не превышает ~ 2% от сигнала. Отражение от процесса е+е~~ —» ГР-я+с потерянным мягким фотоном, оцененное с помощью моделирования, оказалось пренебрежимо мало. Доля процесса '7г+7Г°, когда энергичный я-0 ошибочно идентифицирован в качестве 718Г, также оказалась ничтожно мала.

Эксклюзивное сечение процесса е+е"

"7г+, определенное из измеренного спектра масс £>°£>~7Г+ комбинаций после вычитания фона и усредненное по величине бина, показано на рис. 6.

Для изучения резонансной структуры распадов найденного ф(44 ^-состояния были отобраны /)°П тг+ комбинации из интервала масс ±0.1 ГэВ/с2 относительно табличного значения массы 0(4415)-резонанса [35]. В проекциях двумерной зависимости инвариантной массы комбинации 1)~ 7Г1 от инвариантной массы комбинации

£>° 7Г+

видны четкие сигналы £>|(2460)° и /?2(2460)+ мезонов. Поскольку существующая статистика не позволяет исследовать интерференционную картину, конечные состояния £>°Д2(2460)° и £)^7?2(2460)+ не были разделены, и сигнальный интервал для 1>£>2(2460) комбинации определен в виде: \М(0"тг+) — < бОМэВ/с2 или

|М(Я°тг+) - тЩ2т)+\ < 50МэВ/с2.

: {

ГГу ух | - , , Л 1 , , , , 1 .....7" " ................

S 40

o>

s

| 20 fc

0

20

° 4 4.2 4.4 4.6 4.8 5

M(D°dV), GeV/c2

Рис. 7: (а) Спектр инвариантных масс комбинаций D°D~для сигнального интервала .D £>2 (2460). Сплошная кривая —результат подгонки, описанной в тексте. (Пороговая функция показана пунктирной кривой) (Ь) —спектр инвариантных масс комбинаций D°D--k+ вне сигнального интервала DDl(2460). Сплошная кривая—результат подгонки полиномом второго порядка. Пунктирная кривая — верхний предел на выход t/>(4415) сигнала на 90% У.Д. Гистограммы показывают нормированный вклад контрольных интервалов Мао и MD-

Спектр инвариантных масс комбинации D°D~tt+ для сигнального интервала DDз(2460) показан на рис. 7(а). Отчетливый пик, соответствующий распаду ^(4415) —> Z?Z?|(2460), наблюдается вблизи порога рождения DD^AQO) пары. В результате подгонки, показанной на рис. 7 (а) сплошной кривой, было получено 109 ± 25 (стат.) событий в пике •0(4415)-резонанса. Значимость t/>(4415) сигнала составила ~ Юст. Измеренная масса резонанса М = (4.411±0.007 (стат.)) ГэВ/с2 и полная ширина rtot = (77±20 (стат.)) МэВ находятся в хорошем согласии со средне-мировыми значениями [35], результатами BES II [36] и предсказаниями нерелятивистской потенциальной модели BGS [37].

Сечение процесса е+е~~ —> ^>(4415) —> £>-02(2460) в пике при Е^м. — — тФ(Ш5)! вычисленное из полученной амплитуды релятивистской функции Брейта-Вигнера, составляет а(е+е~ ф(Ш5))хВ(ф(Ш5) DDJ(2460))x х0(^2(2460) Dit+) = (0.74 ± 0.17 ± 0.08) нб. Для сравнения с теоре-

M(D°D* л+) GcV/c2

Рис. 8: Эксклюзивное сечение процесса е+е~ —> D°D'~ir+, усредненное по величине била. Показаны только статистические ошибки. Функция подгонки демонстрирует верхний предел на вклад состояния -¡/>(4415) с учетом систематических ошибок. Сплошная кривая—сумма сигнальной и пороговой функций, штриховая кривая — пороговая функция

тическими моделями, предсказывающими распады ф(4415)-состояния, был вычислен В(ф{4415) -> £>^5(2460)) х 5(^(2460) /?тг+), составивший (10.5 ± 2.4 ± 3.8)% для средне-мировых параметров т/>(4415)-резонанса [35] и (19.5 ± 4.5 ± 9.2)% —для параметров ■0(4415), полученных BES II [36].

Подгонка спектра инвариантных масс комбинаций D°D~7г+ вне сигнального интервала D £>2(2460), показанная сплошной кривой на рис. 7 (Ь), в интервале масс вблизи ^(4415) согласуется с фоном. Верхний предел на ВД4415) - (£>°O-^+)n0^„nt)/B(^(4415) - DD^(2460) - тг+) меньше 0.22 на 90% У.Д.

Исследование процесса е+е~ —» D°D*~tt+ [5] явилось естественным продолжением измерения сечения процесса е+е~ —> D°D"тг+. Для измерений эксклюзивного сечения е+е~ —> D°D*~n+ в энергетическом диапазоне от порога до 5.2 ГэВ был использован метод полной реконструкции конечного состояния и критерии отбора сигнальных событий, описанные в диссертации. Данные соответствовали интегральной светимости 695 фб'1.

Распределения, характеризующие процесс е+е~ —> [)0/)*^тт1у^Г) приведены в диссертации. Эксклюзивное сечение процесса е+е~ ~> D°D*~ir+, полученное из измеренного спектра масс D°D*~ic+ комбинаций, поправленно-

Таблица 1: Верхние пределы на сечения в пике для процессов е+е -+ X —> О0Б' ж+ для Ев.м. = тх, на х В{X Г>023—7г+) и на В[X -> О0О-п+)/В(Х -* 1г+ж~//ф(ф{23)) на 90% У.Д., где X = К(4260), У(4325), У(4660), Х(4630)

К(4260) У (4325) У(4660) Х(4630)

сг(е+е- -> X) х В{Х -» О0£>*-тг+),[нб] 0.36 0.55 0.25 0.45

В№ х В(X 7Г+), [х1(Г6] 0.42 0.72 0.37 0.66

В(Х -> £)°£)*-тг+)/5(Х ж+п-^) 9

В(Х О0В*--к+)/В{Х тг+7г-^(25)) 8 10

на полную эффективность и дифференциальную светимость излучения в начальном состоянии, показано на рис. 8. Малое число событий в спектре инвариантных масс _0°1)*~7г+ комбинаций после применения всех критериев отбора приводит к большим ошибкам в каждом бине полученного сечения и не позволяет наблюдать какие-либо явные структуры.

Поскольку, как было показано диссертантом в работе [3], 0(4415) распадается на ЛШ5(2460), и существует распад £>2(2460)° —> £>*~7Г+, можно оценить относительную вероятность перехода '0(4415) —> £)0О*~тг+. Кроме того, известны, по крайней мере, еще два промежуточных резонансных состояния, переходящих затем в £>°£>*-тг+: £>°7^(2420)° и £*-.0£(2460)+. Причем, согласно отдельным предсказаниям [37], распад 0(4415) —> £>°^(2420)° является доминирующим. Сечение в пике е+е~ —> ^(4415) —> при £и = т^(4415) составило сг(е+е~ -» ф(4415)) X ^(■0(4415) —> 7г4) < 0.76 нб на 90% У.Д. Исходя из средне-мировых значений массы и полной и электронной ширин состояния -0(4415) [38], В^ х £?(0(4415) —► О0О*~7Г+) < 0.99 X 10^6 на 90% У.Д. и В{ф{ШЪ) П°0*~тг+) < 10.6% на 90% У.Д. Все представленные верхние пределы включают систематические ошибки.

В этой же работе была проверена наиболее популярная гибридная интерпретация У-состояний. Согласно предсказаниям некоторых гибридных моделей их распады в двухчастичные состояния ББ, В В" и В" В* должны быть сильно подавлены (что объясняет отсутствие У-состояний в измеренных сечениях е+е~ —» ББ, ББ*, Б*О*), в то время как распады У(4260) —* —► В^В^тг ожидаются доминирующими.

Для оценки верхних пределов на вероятности переходов X —> Б°В*~7г+, где X обозначает состояния У(4260), У(4325), У(4660) или А'(4630) были выполнены четыре подгонки спектра инвариантных масс Б°Б*~тг+ комбина-

Рис. 9: Спектр масс отдачи в присутствия апти-протопа, в событии. Сплошная кривая показывает результаты подгонки, описанной в тексте. Параметризация комбинаторного фона представлена штриховой кривой. Штрих-пунктирная кривая демонстрирует вклад конечного состояния A+A¡", точечная кривая—вклад конечных состояний Л+Л~(2595) и Л+Л~(2625). Разница между сплошной и точечной кривыми соответствует вкладу конечных состояний Л+Л~(2765) и Л+Л~(2880). Гистограммы показывают нормированный вклад контрольных интервалов МА+. Сигнальный интервал показан вертикальными линиями

ций: поочередно с одним из Х-состояний, 1/>(4415) и нерезонансным вкладом. Измеренные амплитуды сигнальных функций для чармониеподобных состояний У(4260), У(4325), У (4660) и Х(4630) согласуются в пределах ошибок с нулевым значением. Верхние пределы на 90% У.Д., представленные в табл. 1, получены с учетом систематических ошибок.

Седьмая глава посвящена измерению процесса е+е~ —» Л+ЛгГ в е+е~ аннигиляции от порога рождения Л* Aj до 5.4 ГэВ [4]. Набранная статистика соответствовала интегральной светимости 695 фб-1.

Рождение очарованных барионов в е+е~ аннигиляции по отношению к рождению очарованных мезонов сильно подавлено. Три десятилетия существующие экспериментальные данные были ограничены единственным измерением сечения процесса е ге" —> в одной точке при энергии в системе центра масс 5.2 ГэВ. Спектр масс отдачи Miec(A^y¡sr) в присутствии анги-протона показан на рис. 9.

В работе был использован метод частичного восстановления, сходный с описанным в пятой главе. Был реконструирован только Л*-барион и "/¡кг, а в спектре масс отдачи к комбинации Л^71ЗГ ожидался пик вблизи табличного значения массы Л~-бариона. Л^! -кандидаты были восстановлены в трех модах распада: рК^, рК~пт+ и Л7Г+. Требование присутствия в событии по крайней мере одного анти-протона от распада невосстановленного А~ (р таг) позволило подавить комбинаторный фон в ~ 10 раз ценой потери 60% сигнальных событий.

Превышение над комбинаторным фоном вблизи табличного значения массы Л" бариона объясняется исследуемым процессом е+е" —> а

правое "плечо" — возможными отражениями от процессов е+е~~ —> Л^"Л~7г°718Г и е+е" —> л+л~7г7г7;8г с дополнительными невосстановленными 7г° или ттп в конечном состоянии. Процесс е+е~ —> который может проте-

кать через е+е~ —> Л^Е~7вГ, нарушает изоспин и ожидается сильно подавленным. Процесс е+е~ —> Л+Л~7Г7Г7иг разрешен и может идти через конечные состояния Л+Л~(2595), Л+Д-(2625), Л+Лс"(2765) и Л+Л"(2880). Каждое из этих состояний будет давать широкий пик в спектре масс отдачи Л/Г0С(Л^7(яГ) вблизи соответствующего табличного значения массы (то есть тЛ-(2595). тл-(2625), ™л-(2765) и тА-(2880))- Вследствие плохого разрешения4 по Мгес(Л+7вГ) эти гшки перекрываются и проявляют себя в виде широкого плеча в диапазоне масс, превышающих ~ 2.5 ГэВ/с2.

Для оценки вклада отражений и оптимизации сигнального интервала спектр масс отдачи подгоняли суммой сигнала, комбинатор-

ного фона и фона от отражений, оставляя нормировочные коэффициенты в виде свободных параметров. Форма сигнального конечного состояния Л+Л~ и конечных состояний Л^Е;, Л+Л~(2595), Л+Л~(2625), Л+Л"(2765) и Л+Л~(2880) фиксировалась из моделирования. Все нормировочные коэффициенты оставались свободными параметрам. Для подавления основной части отражений был выбран асимметричный сигнальный интервал масс отдачи к Лс7иГ комбинациям -250МЭВ/С2 < Мгес(Л+7;8Г)-тлг < 150МэВ/с2. В этом интервале было получено 386 ± 27 (стат.) сигнальных событий. Вклад процесса е+е~ Л+Л~7г°718Г оказался менее 18 событий на 90% У.Д., в то время как вклад процесса е+е" —> А+Л™7Г7Г7;8Г составил 7.3 ± 1.7 (стат.) событий и был внесен в систематическую ошибку. Вклад процесса е+е~ —> Л^Л~7г°,

■•Согласно моделированию ширина этого асимметричного пика составляет около 250 МэВ/с2.

когда энергичный я-0 ошибочно идентифицирован как фотон 71ЗГ, оказался пренебрежимо мал, а неопределенность этой оценки вошла в систематическую ошибку.

Как и в случае исследования конечных состояний П* , вместо прямого измерения М(А^А~С) был измерен спектр масс отдачи к 7;5Г, Мгес(7иГ). Подгонка массы отдачи Мгес(А^\нт) в табличное значение массы Л~-бариона позволила улучшить разрешение Мгес(715г) (ожидаемое около ~ 100 МэВ) более чем на порядок величины.

Спектр масс М(А*А~) для сигнального интервала Л/Гес(Л^71лГ) показан на Рис. 10 (а). Четкий пик наблюдается вблизи порога рождения пары ба-рионов Л+Л~. В предположении, что обнаруженный пик является резонансом, были определены его параметры с помощью подгонки спектра масс А/(Л+Л~). Сигнальная функция представляла собой сумму 5-волновой релятивистской функции Брейта-Вигнера и пороговой функции со свободной нормировкой для учета возможного нерезонансного вклада. Сумма сигнальной и пороговой функций была свернута с функцией эффективности, имеющей линейную зависимость от М(А*А~), и дифференциальной светимостью излучения в начальном состоянии. Результаты подгонки показаны на рис. 10 (а) сплошной кривой. Число сигнальных событий в пике составило 142^8 (стат.), масса М = (4634*® (стат.)!® (сист.)) МэВ/с2, полная ширина

= (92^4 (стат-)-2? (сист-)) МэВ. Статистическая значимость сигнала составила 8.8сг, значимость с учетом систематики -8.2а. Найденная структура была названа Х(4630).

В качестве независимой проверки был измерен спектр М(А^А~) для сигнальной области Мгес(Л+715,-) с тагом неправильного знака, то есть с протоном в событии. В этом случае, показанном на рис. 10 (Ь), события из сигнального интервала масс Л^ кандидатов практически совпали с нормированным вкладом А+ кандидатов из контрольных интервалов инвариантных масс.

Сечение процесса е+е~ —> Л+Л~, полученное из спектра М(Л+Л~) после вычитания фона, показано на рис. 11. Сечение процесса с+е~ —> в пике

при Ец.м, — Шх(4б30); вычисленное из полученной амплитуды релятивистской функции Брейта-Вигнера, составляет а(е+е~ —> Х(4630)) х £5(Л'(4630) —»

Л+Л") = (0.471оло (стат-)-о!о8 (сист.)±0.19 (сист.)) нб. Исходя из значения массы Х(4630), полученной из подгонки, Гее/Г^ х В(Х(4630) —» Л* А~) =

= (0"68±ОЛ5 (стат-)-0Л1 (СИСТ0 ± °"28 (СИСТ")) ><

В восьмой главе обсуждаются полученные результаты. Показано, что измеренные сечения е+е~ аннигиляции в двухчастичные конечные состоя-

гч

О

> 40

а>

® 30

20 10 0

10

О

(Ь)

4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 5 5.1 5.2 5.3 5.4

м(л; лэ

веУ/с

Рис. 10: Спектр масс М(Л+Л~) для сигнального интервала: (а) с апти-протопным тагом. Сплошная кривая— результат подгонки, описанной в тексте. Пороговая функция показана штриховой кривой. Параметризация комбинаторного фона представлена, штрих-пунктирной кривой; (Ь) с протонным тагом (неправильный знак). Гистограммы показывают нормированный вклад контрольных образцов МА+

4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 5 5.1 5.2 5.3 5.4 М(Л* AD GeV/c2

Рис. 11: Сечение процесса е+е~ —» A^Aj, усредненное по величине быт, со статистическими ошибками

ния DD, D+D*-, D*+D*~ и DfDj, DjD;-, D'/D'' находятся в хорошем согласии с результатами коллаборации ВаВаг [20 -22] и с измерениями (в узком диапазоне энергий (3.97 — 4.26) ГэВ) коллаборации CLEO [39].

В результате систематических исследований впервые удалось разложить полное сечение е+е аннигиляции в очарованные адроны на составляющие его компоненты (рис. 12). Вклад конечных состояний DD* и D*D* является доминирующим. Конечное состояние DDtt, в основном, ответственно за пик вблизи ф{АА1Ъ). Доля очарованных странных мезонов в полном сечении на порядок меньше, чем доля очарованных мезонов. В области энергий выше порога рождения пар очарованных барионов современные измерения инклюзивного сечения практически отсутствуют. Сумма измеренных эксклюзивных сечений, показанная на рис. 13, практически полностью насыщает полное сечение е+е~ аннигиляции в очарованные адроны до 4.6 ГэВ [8].

Отдельный раздел посвящен обсуждению ^-состояний. В частности, показано, как эксклюзивное сечение е+е" —> DD, полученное диссертантом, позволило группе теоретиков [40] измерить параметры 0(3770) корректно, разрешить проблему "не DD распадов" 'ф (3770) - р езо н ан са и объяснить его асимметричную форму.

Полученное значение B(V(4415) -> DD\{2460)) х В(Щ{2Ш) £тг+)

О

0.6

0.4

0.2

i , i i i i

3.« 4 4.1 4.4 4.6 4.8 5 3.8 4 4.1 4.4 4.6

45, СсУ

№

г!

У;,

3.8 4 4.2 4.4 4.6 4.8 5 3.8 4 4.2 4.4 4.6

СсУ

4.8 5

(0

и

3.8 4 4.2 4.4 4.6 4.8 5 3.8 4 4.2 4.4 4.6

-1и, СсУ

4.8 5

V«, СеУ

3.8 4 4.2 4.4 4.6 4.8 5

Л, СеУ

Рис. 12: Измерения коллаборации ВЕБ II Я - (полые кружки) и полученные диссертантом спектры Де^иите (черные квадраты), для эксклюзивных процессов: (а) е+е~ -* ВВ; (Ь) е+е" £>£*; (с) е+е~ П'В'; (¿) е+е~ -» ВВж; (е) е+е~ -* ВВ'гг; (Г) сумма е+е~ Р+В;, е+е" -» £>+£>*- и е+е" -» В'+В'-; (е) е+е~ -» Л+Л^. Вклады измеренных конечных состояний В+В*~, В*+В*', О0В~7Г+ и В°В*~7г+ отнормированы согласно изоспиновой симметрии

ей

3

3.8

2

1

I 1 I_■_I__,1_I_1-1 1 ^__> I 1 . *

4 4.2 4.4 4.6 4.8 5

л/я, всУ

Рис. 13: Измеренная коллаборацпей ВЕв II разность Я — ЯЫз (полые кружки) и сумма эксклюзивных спектров В,ехс1и*те (черные квадраты), полученных в представленной работе

не противоречит нерелятивистской потенциальной модели ВСБ [37], однако верхний предел на ■0(4415) —> 1)°/?* ~тг+ оказался существенно меньше предсказаний этой модели. На примере первых попыток подгонки сечения е+е~ —> ПО для определения параметров ^-состояний, приведенных в этой главе, понятно насколько нетривиальна задача описания измеренных сечений. Корректной процедурой является только одновременная подгонка всех эксклюзивных сечений с учётом интерференции всех конечных состояний и влияния открывающихся порогов.

Поиск экзотических У-состояний в эксклюзивных процессах рождения очарованных мезонов в е+е" аннигиляции не увенчался успехом. Ни в одном из измеренных сечений не наблюдается пиков вблизи масс У-состояний. Результаты, представленные в диссертации, опровергли предсказания некоторых гибридных моделей, ожидающих распады У(4260) —> В^Ю^Ьг. Природу резких спадов сечений вблизи 4.25 ГэВ/с2 как в полном сечении, так и в процессах е+е~ —> Б*О*, е+е~ —► может объяснить только кор-

ректная подгонка эксклюзивных сечений, о которой шла речь выше.

Природа найденного состояния Х(4630) остаётся неясной. Хотя масса и полная ширина Х(4630) согласуются в пределах ошибок с параметрами чар-

мониеподобного состояния Y(4660) не исключено, что они являются различными состояниями. Среди множества интерпретаций Х(4630)-состояния — 0(55), 0(4Z>) или 0(65)-состояния чармония, различные пороговые эффекты, а также проявление ip(3D), лежащего чуть ниже порога рождения. Экзотические объяснения включают молекулярное состояние 0(2£,)/о(98О), тет-ракварк, гексакварк и очарованный бариониум.

В заключении кратко перечислены основные результаты, представленные в диссертации:

1. Впервые измерены эксклюзивные сечения процессов е+е~ —> D+D*~ и е+е~~ —> D*+D*~ при энергиях от порога рождения D+D*~ и 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 К (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 -0(4415).

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

4. Обнаружен первый эксклюзивный распад самого тяжелого из измеренных векторных состояний чармония, 0(4415) —» DD\{2460). Измеренные масса и полная ширина: М = (4.411 ± 0.007) ГэВ/с2 и rtot = (77 ± 20) МэВ находятся в хорошем согласии со средне-мировыми значениями.

5. Впервые вычислено сечение процесса е+е" —> -0(4415) —> Z?Z?|(2460) в пике при Е1ХМ. = ттщ: а{е+е~ -> -0(4415)) X ¿3(0(4415) Dd{(24№)) xB(D2(2460) Dn+) = (0.74±0.17±0.08) нб и относительные вероятности £(■0(4415) ОЩ24Щ) х В(Ю*2{2460) -> йж+) = (10.5 ± 2.4 ± 3.8)% для средне-мировых параметров 0(4415) резонанса, и (19.5 ± 4.5 ± 9.2)% для параметров, полученных BES II.

6. Впервые вычислен верхний предел на отношение нерезонансного распада состояния 0(4415) к распаду в £>#2(2460):

В{ф{ШЪ) - - £^(2460) -> тг+) <

0.22 на 90% У.Д.

7. Впервые измерено эксклюзивное сечение е+е~ —► О0О*~тг+ в энергетическом диапазоне от порога рождения конечног о состояния ВпВ*~т;' до 5.2 ГэВ. Найдено первое указание на распад ^(4415) —> £)°_0*~7г+, и измерен верхний предел на сечение в пике для процесса е+е~ ф(4415) —► О0В*~тт+ при /?ц.м. = пг^,(4415), составивший 0.76 нб на 90% У.Д.

8. Измерены эксклюзивные сечения процессов е+е" —> Ц5+ П~, е+е~ —> —> и е+е~ —> в диапазоне энергий от порога рождения

Д/- Д7, и £>*' £>Г паР Д° 5 0 ГэВ-

9. Впервые измерено эксклюзивное сечение процесса е+е~ —> Л*Л~ в энергетическом диапазоне от порога до 5.4 ГэВ. Это первое свидетельство рождения очарованных бариои анти-барионных пар в е+е аннигиляции в энергетическом диапазоне выше 4.5 ГэВ, где современные измерения инклюзивного сечения ограничены, либо отсутствуют.

10. Впервые обнаружен пик на пороге в эксклюзивном сечении процесса е+е~ —> названный Х(4630). Масса и полная ширина Х(4630), измеренные в предположении, что Х(4630) является резонансом, составляют (46341|1|) МэВ/с2 и (92+24121) МэВ и согласуются в пределах ошибок с массой и полной шириной экзотического состояния У (4660).

11. В процессе поиска гибридных состояний впервые получены верхние пределы на распады экзотических состояний У(4260), У(4325), У(4660) и Х(4630) в конечное состояние В0ГУ тг+.

12. Показано, что сумма измеренных эксклюзивных сечений практически полностью насыщает полное сечение аннигиляции е !е~ в адроны. Таким образом, в результате систематических исследований впервые удалось разложить полное сечение е+е~~ аннигиляции в очарованные адроны на составляющие его компоненты.

Публикации автора по теме диссертации

[1] К. Abe, ..., G. Pakhlova et al. (Belle Collaboration), "Measurement of the near-threshold, e+e" cross section using initial-state radiation.", Phys. Rev. Lett. 98, 092001 (2007).

[2] G. Pakhlova et al. (Belle Collaboration), "Measurement of the near-threshold, e+e~ —> DD cross section using initial-state radiation", Phys. Rev. D 77, 011103 (2008).

[3] G. Pakhlova et al. (Belle Collaboration), "Observation of 0(4415) —> jDD2(2460) decay

using initial-state radiation", Phys. Rev. Lett. 100,

062001 (2008).

[4] G. Pakhlova et al. (Belle Collaboration), "Observation of a near-threshold enhancement in the e+e~ —> Л^Л~ cross section using initial-state radiation", Phys. Rev. Lett. 101, 172001 (2008).

[5] G. Pakhlova et al. (Belle Collaboration), "Measurement of the e+e~ — l)nD' "n1 cross section using initial-state radiation", Phys. Rev. D 80, 091101 (2009).

[6] G. Pakhlova et al. (Belle Collaboration), "Measurement of e+e~ —»

cross sections near thresholds using initial-state radiation", Phys. Rev. D 83, 011101 (2011).

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

[8| Г.В. Пахлова, П.Н. Пахлов, С.И. Эйдельман,"Экзотический чармоний", Успехи Физических Наук, 180(3), 225 (2010).

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

[10] S. Actis,..., G. Pakhlova et al. "Quest for precision in hadronic cross sections at low energy: Monte Carlo tools vs. experimental data", Eur. Phys. J. С 66, 585 (2010).

[11] G. Pakhlova, "Exotic cc spectroscopy", arXiv:0810.4114 [hep-ex].

[12] G. Pakhiova, "Charm physics at B factories", Proc. of 15th Int. Workshop on Deep-Inelastic Scattering and Related Subjects, Munich, April 2007, doil0.3360/dis.2007.161.

[13] G. Pakhiova, "ISR e+e" to charm at Belle", proceedings of International Conference CHARM09, May 20-22, 2009, Leimen, Germany.

[14] G. Pakhiova, "BELLE results on hadronic cross sections using ISR", Nuclear Physics B (Proc. Suppl.) 181, 117 (2008).

[15] G. Pakhiova, "e+e~~ —► to charm cross sections via ISR", Chinese Physics C 34(6), 656 (2010).

[16] N. Brambilla, ..., G. Pakhiova et dl. "Heavy quarkonium: progress, puzzles, and opportunities", arXiv: 1010.5827 [hep-ph] (2010).

[17] G. Pakhiova, "ISR study at Belle", AIP Conf. Proc. 892, 452 (2007), 7th Conference on Quark Confinement and the Hadron Spectrum QCHS7; doi: 10.1063/1.2714440.

[18] G. Pakhiova, "Hadron spectroscopy from B-factories" , Chinese Physics C 34(9), 1195 (2010).

[19] G. Bali,..., G. Pakhiova et al., "Charmed Exotics", ("Standard charmonium vectors"), arXiv:0910.3165 [hep-ph], (2009).

Список литературы

[20] B. Aubert et al. (BABAR Collaboration), "Study of the Exclusive InitialState Radiation Production of the DD System", Phys. Rev. D 76, 111105 (2007).

[21] B. Aubert et al. (BABAR Collaboration), "Exclusive Initial-State-Radiation Production of the DD, DD* and D*~D* Systems", Phys. Rev. D 79, 092001 (2009).

[22] P. A. Sanchez et al. (BABAR Collaboration), "Exclusive Production of D+Ds, D*+D~, and D*+D*~ via e+e~ Annihilation with Initial-StateRadiation", Phys. Rev. D 82, 052004 (2010).

[23] J. Z. Bai et al. (BES Collaboration), "Measurements of the cross-section for e+e~ —> hadrons at center-of-mass energies from 2 GeV to 5 GeV", Phys. Rev. Lett. 88, 101802 (2002).

[24] B. Aubert et al. (BABAR Collaboration), "Observation of a broad structure in the 7r+7r~ J/i/j mass spectrum around ^.26 GeVjc? ", Phys. Rev. Lett. 95, 142001 (2005); B. Aubert et al. (BaBar Collaboration), "Study of the 7T+7r_J/^> Mass Spectrum via Initial-State Radiation at BABAR", arXiv:0808.1543, (2008).

[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; C. Z. Yuan et al. (Belle Collaboration), "Measurement of e+e~ —» 7r+7r~ J/ijj via Initial State Radiation at Belle", Phys. Rev. Lett. 99, 182004 (2007).

[26] 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~ —> ■K+n^tjj(2S) Measured at BaBar", Phys. Rev. Lett. 98, 212001 (2007).

[27] X. L. Wang et al. (Belle Collaboration), "Observation of two resonant structures in e+e~ —> ir+-K~ip(2S) via initial-state radiation at Belle", Phys. Rev. Lett. 99, 142002 (2007).

[28] S. Kurokawa and E. Kikutani, "Overview of the KEKB accelerators", Nucl. Instr. Mcth. A 499, 1 (2003); и другие статьи, включенные в этот выпуск журнала.

[29] А. Abashian et al (Belle Collaboration), "KEK, Tsukuba Progress Report 2000: The Belle detector", Nucl. Instr. and Meth. A 479, 117 (2002); Z. Natkaniec et al. "Status of the Belle silicon vertex detector", Nucl. Instr. and Meth. A 560, 1 (2006).

[30] K. Nakamura et al. (Particle Data Group), "Review of particle Physics." J. Phys. G 37, 1 (2010).

[31] E. A. Kuraev, V. S. Fadin, "On Radiative Corrections to e+e~ Single Photon Annihilation at High-Energy", Sov. J. Nucl. Phys. 41, 466 (1985) [Yad. Fiz. 41, 733 (1985)].

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

[33] S. Dobbs et al. (CLEO Collaboration), "Measurement of absolute hadronic branching fractions of D mesons and e+e~ —> DD cross-sections at the ф{3770)", Phys. Rev. D 76, 112001 (2007).

[34] M. Ablikim et al. (BES Collaboration), "Measurements of the braching fractions for ф(3770) -> D°D°, D+D~, DD and the resonance parameters ofip{3770) and rp(2S)", Phys. Rev. Lett. 97, 121801 (2006).

[35] W. M. Yao et al. (Particle Data Group), "Review of particle Physics." J. Phys. G 33, 1 (2006).

[36] M. Ablikim et al. (BES Collaboration), "Determination of the ф{3770), ?/)(4040), V(4160) and ^(4415) resonance parameters", Phys. Lett. В 660, 315 (2008).

[37] Т. Barnes, S. Godfrey, E. S. Swanson, "Higher charmonia", Phys. Rev. D 72, 054026 (2005).

[38] C. Amsler et al. (Particle Data Group), "Review of particle Physics." Phys. Lett. В 667, 1 (2008).

[39] D. Cronin-Hennessy et al. (CLEO Collaboration), "Measurement of Charm Production Cross Sections in e+e~ Annihilation at Energies between 3.97 and 4.26 GeV", Phys. Rev. D 80, 072001 (2009).

[40] H.B. Li, X.S. Qin, M.Z. Yang, "Study of the branching ratio of 0(3770) -> DD in e+e" DD scattering", Phys. Rev. D 81 011501, (2010).

Подписано к печати 07.02.11 Формат 60x90 1/16

Усл. печ. л. 2,39 Уч.-изд. л. 1,26 Тираж 100 экз. Заказ 571

Отпечатано в ИТЭФ, 117218, Москва, Б. Черемушкинская, 25

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.

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