Измерение вероятности Измерение вероятности распада распада J/J/ΨΨ→→γηγηcc на на

детекторе КЕДРдетекторе КЕДР

Малышев В.М.

2

Распад J/ψ→γηc

радиационный М1- переход

энергия фотона ω = 114.3 МэВ

угловое распределение фотонов

dΓ/dΩ ~ 1+cos2θ

ширина ηc-мезона (PDG)Г(ηc) = 26.7±3.0 МэВ

вероятность распада (PDG) B(J/ψ→γηc) = (1.27±0.36)%

3

Вероятность распада J/ψ→γηc

Теория :

• (3.05±0.07)% потенциальная модель : E.Eichten et al. “Quarkonia and their transitions”,

arXiv:hep-ph/0701208v1 (2007)• (2.4±0.3)% КХД правила сумм : Бейлин В.А., Радюшкин

А.В. “Анализ распада J/ψ→ηcγ методом КХД правил сумм”, Ядерная физика, т. 39, вып. 5 (1984)

Эксперимент :

• (1.98±0.09 ±0.30)% R.E.Mitchell et al. “J/ψ and ψ(2S) Radiative transitions to ηc” arXiv:0805.0252v1 [hep-ex] (2008)

4

Данные КЕДР

Заходы 11220-11962 (Декабрь 2007 - апрель 2008 года) :

Сканирование J/ψ+ набор в пике + набор в подложке.

Магнитное поле H = 6.0 кГс Разброс энергии в пучке бW =0.71 МэВ.

Пик J/ψ L=820 нб-1 NJ/ψ=2.87 M

Подложка J/ψ L=118 нб-1

5

Отбор событий Условия отбора :

• Суммарное энерговыделение по кластерам EΣ >0.8 ГэВ • Число кластеров Ncl>3• Число треков из точки взаимодействия NtrackIP > 0• Число сработавших мюонных трубочек в третьем слое NMU3 = 0

Эффективность отбора (по моделированию) : ε,%• Распады J/ψ 89• Распады J/ψ→γηc 94

Кластер 57 Нейтральный (DC) кластер 49 Нейтральный (TOF) кластер 51 Фотон 44

«Нейтральный кластер» - нет пришитого трека в DC или нет сработавшего в данном месте счетчика TOF

«Фотон» - нейтральный (TOF+DC) кластер

6

Спектр фотонов (моделирование)

Распределение по энергиям (ГэВ) начальных фотонов и реконструированных нейтральных (DC) кластеров.

7

Спектры кластеров в LKr и CsI – калориметрах. По оси x – энергия кластера в МэВ.

Спектры кластеров (данные)

8

Спектр фотонов в распаде J/ψ→γηc

)()(),(

d

dgdN

d

dN

где g(ω,ω’) - отклик калориметра,ε(ω) – эффективность регистрации фотона,

Г0=2.87 кэВ при mc=1.5 ГэВ и |M|=1,ω0=114.3 МэВ – н.в. энергия фотона,r0=0.4-0.6 фм –радиус ηc

M=<f|j0(ωr/2)|i> - матричный элемент перехода

)(

)16

1(

)/()(

3

4)(

220

2

3023

2

2

BWr

BWMm

e

d

d

c

c

0

9

Спектр фотонов в распаде J/ψ→γηc

)(

)16

1(

)/()(

220

2

30

BWrA

Bd

d

dBWr

A )(

)16

1(

)/(

220

2

30

где

A=1.06 при Г(ηс)= 1 МэВA=2.37 Г(ηс)=20 МэВA=3.8 Г(ηс)=40 МэВ

Спектр фотонов при В=1, NΨ=1 M, ε=1, Г=1 МэВ (синий), Г=20 МэВ (зеленый), Г=40 МэВ (красный)

10

Влияние формы линии спектра

11

Измерения CLEO (2008)25M распадов Ψ(2S),

12

Измерение вероятности распада J/ψ→γηc

Результаты подгонки спектров. Слева – все кластеры, справа – нейтральные (TOF) кластеры. По оси x – энергия кластера в МэВ.

13

Измерение вероятности распада J/ψ→γηc

Результаты подгонки спектров. Слева – нейтральные (DC) кластеры, справа – нейтральные (TOF+DC) кластеры. По оси x – энергия кластера в МэВ.

14

Измерение вероятности распада J/ψ→γηc

Величина брэнчинга (%), измеренная разными способами в пике J/ψ.

Спектр фотонов в подложке J/ψ. По оси x – энергия фотона в МэВ.

B=(0.07±0.06)%.

15

Систематические ошибки N(J/ψ)

• измерение светимости 0.08• разброс энергии в пучке 0.05

Эффективность регистрации фотона 0.14 Подгонка спектра

• ширина ηс 0.12

• калибровка энергии калориметра 0.10

Всего 0.23

Результат измерения вероятности распада (предварительный) :

B(J/ψ→γηc) = 1.07 ± 0.16 ± 0.23

16

Результаты

Измеренная величина B(J/ψ→γηc)=(1.07±0.28)%

согласуется с измерениями Crystall Ball (1.27±0.36)%,

BaBar (0.79±0.2)%,

не согласуется с измерениями CLEO (1.98±0.31)%, теоретическими предсказаниями (2.4-3.1)%

Необходима работа по определению формы линии спектра в этом распаде

При увеличении статистики возможно измерение ширины, массы ηc. Набор статистики в пике J/ψ продолжается, планируется удвоить набранный интеграл светимости.