Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://www.pereplet.ru/nikitin/images/exotics3.pdf Дата изменения: Sat Jan 8 19:45:34 2005 Дата индексирования: Sun Dec 23 09:13:24 2007 Кодировка: Windows-1251 Поисковые слова: deep sky

Новые сюрпризы в семействе очарованных мезонов
Предисловие переводчика.
В последние полтора года, то есть примерно с начала 2003 года, в физике элементарных частиц наблюдается подлинный "Ренесанс адронной спектроскопии". Ренесанс - это не преувеличение или поэтическая метафора, специально придуманная мной с целью популяризации физики высоких энергий. Нет, просто это слово за последний год я слышал из уст нескольких физиков как экспериментаторов, так и теоретиков, когда они хотели передать свои ощущения по поводу новых экспериментальных результатов в адронной физике. Действительно,
+ последовавшие друг за другом открытия DsJ (2317)-частицы, одно время серьезно претендо-

вавшей на роль первого димезона, кандидата в легчайшие пентакварки (1540) и его более тяжелых "сородичей", наконец недавнее открытие состояния X (3872) и заявка на обнаружение сходного с ним состояния X (3940), которым нет места в спектроскопии чармония, не могут не будоражить умы физиков, изучающих свойства элементарных частиц. Есть и более специальные вопросы адронной физики, в которых теория существенно расходится с экспериментом. Например, предсказанная в рамках правил сумм КХД константа распада D D почти в два раза меньше, чем измеренная в эксперименте CLEO. Существует непонятное расхождение в значении величины |Vub | модуля матричного элемента матрицы смешивания кварковых токов, отвечающего за переход b u W - , полученной из эксклюзивных и инклюзивных распадов B -мезонов. Все эти вопросы еще ждут своего решения. Возможно, дело тут в том, что мы просто плохо умеем описывать динамику сильных взаимодействий вне рамок теории возмущений и что применяемые сейчас в физике адронов непертурбативные методы (различные версии правил сумм КХД, вычисления на решетках, кварковые модели, релятивистские и нерелятивистские потенциальные модели, симметрийные соотношения и эффективные теории типа эффективной теории тяжелых кварков (HQET) или эффективной теории для больших энергий (LEET)) слишком грубы и не универсальны. Хорошо работая в одной какойлибо области они могут "без видимых причин" давать сбой в другой, которая ложно кажется нам почти аналогичной. Адронная спектроскопия уже переживала на своем веку несколько взлетов. В 1960-х, когда М.Гелл-Манном, С.Цвейгом и другими физиками была создана наивная SU(3)кварковая модель. В 1970-х, когда произошла знаменитая "Ноябрьская революция" открытие С.Тингом

1


и Б.Рихтером очарованного кварка. Через три года Л.Ледерманом неожиданно был открыт прелестный кварк [1]. Одновременно с этими открытиями адронная физика получила прочный теоретический фундамент в виде КХД. На этом фундаменте стал развиваться целый ряд непертурбативных подходов к описанию структуры адронов. Из них наиболее известны и употребительны в наши дни компьютерные вычисления на решетках и правила сумм КХД. Очередное возрождение интереса к адронной спектроскопии пришлось на конец 1980-х. Именно в это время были заложены основания многих методов изучения тяжелых кварков и получены первые указания на то, что тогда еще не найденный шестой кварк, так называемый top-кварк, должен быть существенно тяжелее 100 ГэВ. Открытие в 1995 году t-кварка не привело к очередному всплеску спектроскопических исследований, поскольку оказалось, что самый тяжелый из открытых в настоящее время кварков успевает быстрее распасться на пару bW + , чем образовать связанное адронное состояние [2]. Новый пик интереса к адронной спектроскопии пришелся на начало XXI ого века и, как говорилось выше, оказался тесно связан с открытием сразу нескольких адронов, свойства которых плохо описываются с точки зрения современного понимания физики сильных взаимодействий. Поиск "экзотики" в адронной спектроскопии всегда притягивал исследователей. Поиски глюбола, димезонов, дибарионов и пентакварка имеют давнюю историю. Достаточно подготовленный читатель может почерпнуть сведения о них из недавних публикаций [3]. Все статьи доступны в сети на русском языке на сайте журнала "Успехи физических наук" http://www.ufn.ru. Вниманию сетевых читателей предлагается новостная заметка из международного журнала по физике высоких энергий "CERN Courier". Заметка посвящена открытию в эксперименте SELEX (Segmented Large X baryon Spectrometer или эксперимент E781), который проходил в Национальной ускорительной лаборатории им. Э.Ферми (FNAL, США) в 1996
+ 1997 годах, неизвестного мезонного состояния DsJ (2632), некоторые свойства которого могут

противоречить кварковой картине в физике адронов. В эксперименте SELEX использовался 600 ГэВный пучок, в котором примерно в равной пропорции присутствовали - гипероны и - мезоны. Пучок взаимодействовал с неподвижной мишенью, состоящей из чередующихся тонких медних и алмазных пленок. Основной целью эксперимента являлся набор высокой

2


Рис. 1: Официальный логотип коллаборации SELEX. статистики для изучения физики очарованных частиц, то есть частиц, содержащих cкварк.
+ Предполагается, что DsJ (2632) является более тяжелым партнером недавно открытого + DsJ (2317)мезона, о загадочных свойствах которого сетевые читатели могут узнать из ранее

опубликованных заметок [4] [6]. Приятного вам чтения! Н.Никитин

Коллаборацией SELEX найден новый мезон, содержащий очарованный и странный кварки
("CERN Courier" Volume 44, Number 6 (July/August 2004), page 6 "SELEX nds a new charm-strange meson")

Новый мезон с чрезвычайно узкой шириной распада предположительно являющийся связанным состоянием очарованного кварка c и странного антикварка s был найден в экспери? менте SELEX (FNAL, США). Эта частица является более тяжелым партнером аналогичных связанных состояний, которые были открыты в прошлом году другими экспериментами. Неожиданные свойства новой частицы вносят свой вклад в копилку интригующих результатов, связанных с данным семейством очарованных мезонов. Напомним, что весной 2003 года эксперимент BaBar (SLAC, США) объявил об открытии
+ нового очарованностранного мезона DsJ (2317), существование которого в скором време-

3


ни было подтверждено коллаборациями CLEO (Корнельский ун., США) и BELLE (KEK, Япония). Кроме того, коллаборация CLEO обнаружила более тяжелую частицу того же
+ семейства, масса которой превышает массу DsJ (2317)мезона примерно на 140 МэВ. И хо-

тя существование этих мезонов было предсказано теоретически, их массы оказались ниже предсказанных, а времена жизни существенно выше, чем это следует из теоретических результатов. После обнародования приведенных выше результатов, коллаборация SELEX приступила к переобработке своих данных, полученных в эксперименте с неподвижной мишенью на ускорителе Tevatron в Фермилабе. Эксперимент SELEX, который завершил набор статистики в 1997 году, был предназначен для изучения рождения очарованных частиц с использованием заряженного гиперонного пучка в Фермилабе. В своих последних исследованиях коллаборация проанализировала данные, содержащие почти 1010 столкновений - гиперона с мишенью. В частности, физики использовали события, содержащие распады D
+ s

K + K - + основного состояния системы

очарованного кварка и странного антикварка. Для поиска новых возбужденных состояний
+ + Ds мезона исследователи отобрали события, в которых распад Ds мезона сопровождался

распадом мезона. Для идентификации мезона использовался канал распада . По+ сле того, как был получен спектр масс Ds системы, исследователи обнаружили отчетливый

пик в районе 2635, 9 + 2, 9 МэВ/c2 . В пике находится примерно 49 событий. Статистическая значимость пика составляет 7, 2 [7]. Поскольку частица с такой массой может также распадаться по каналу D0 K + , физики сотрудничества SELEX искали эту моду распада в данных, содержащих распад D0 K - + . События, отобранные этим способом, ясно показывают как наличие уже известного состо+ яния DsJ (2573), так и новый пик, при массе 2631, 5 + 1, 9 МэВ/c2 , содержащий 14 событий

(Н.Н.: в статье из "CERN Courier"ошибочно указана масса 2613, 5 + 1, 9 МэВ/c2 ; это легко обнаружить, если обратиться к оригинальной работе [7]). Объединение результатов по двум
+ модам распада Ds и D0 K +

ясно указывает на существование связанного состояния

+ DsJ (2632) с массой 2632, 6 + 1, 6 МэВ/c2 и чрезвычайно узкой шириной. До сих пор остается

не ясным, почему новое состояние имеет столь узкую ширину. Ведь его масса достаточна, чтобы распадаться на пару D0 K
+

(Н.Н.: если кварковая модель адронов верна, то распад

+ DsJ (2632) D0 K + должен идти за счет сильного взаимодействия; из этого однозначно сле+ дует, что ширина DsJ (2632)мезона должна быть, например, порядка ширины мезона, то

4


+ Рис. 2: Распределение по инвариантной массе Ds 0 системы. Ясно виден пик в районе 2635

МэВ/c2 . есть порядка 100 с лишним МэВ, в то время как эксперимент указывает на ширину менее 10 МэВ). Кроме того весьма удивительно, что канал D0 K + доминирует по сравнению с каналом
+ Ds . Как отмечается коллаборацией SELEX, если новое связанное состояние принадлежит

спектру мезонов с очарованным кварком и странным антикварком, то оно должно иметь партнера с близкой массой. Это является мощным стимулом к дальнейшим исследованиям в области спектроскопии очарованых частиц.

Список литературы
[1] Г.Фрейзер, "Физическая B -ология", http://phys.web.ru/db/msg/1185441/ [2] Д.Перкинс, "Физика элементарных частиц и t-кварк", http://phys.web.ru/db/msg/1184519/ [3] К.Н.Мухин, В.Н.Тихонов, "Старая и новая экзотика в мире элементарных частиц", УФН т.171, N11, стр.1201, 2001;

5


В.В.Анисович, "Систематизация кварк-антикварковых состояний и экзотические мезоны", УФН т.174, N1, стр.49, 2004; В.Б.Копелиович, "Экзотические барионные резонансы и модель киральных солитонов", УФН т.174, N3, стр.323, 2004.
[4] И.Иванов, "Текущие открытия в ФЭЧ: природа мезона Ds (2317)",

http://www.scientic.ru/spark/ds2317.html [5] Н.Никитин, "Открытие Ds (2317)-частицы. Найдено экзотическое димезонное состояние?", http://phys.web.ru/db/msg/1185982/ [6] Н.Никитин, "Экзотические многокварковые состояния. Как обстоят дела на сегодняшний день?", http://phys.web.ru/db/msg/1187352/ [7] A.V.Evdokimov et al., SELEX Collaboration, hep-ex/0406045.

6