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計画研究A01:
Bファクトリー実験における
エキゾチックハドロンの研究
- 第一回評価委員会 -
KEK 堺井義秀
1
序
Ｂファクトリー：
ＣＰ非保存、小林・益川理論の検証
2008年小林・益川両氏のノーベル物理学賞
に大きく貢献
多くの新共鳴粒子の発見
2
Ｂファクトリーで発見された新共鳴粒子
X(3915), Y(4350)
Yb Z(4050),Z(4250)
Y(4660) Z(4430)
Y(4008)
積
分
ル
ミ
ノ
シ
テ
ィ
X(3940), Y(3940)
D0
& D1
*0
c
c
d
u u
c c
Y(4320)
cc2’
*0
荷電粒子
u
DsJ(2860)
DsJ(2700)
Xcx(3090)
Sc* baryon
triplet
“エキゾチックハドロン”
ﾃﾄﾗｸｫｰｸ
中性粒子
Y(4260)
X(3872)
DsJ(2317/2460)
hc’ & e+e-cccc
u
c
c
クラスター
g
c
c
u
ﾊｲﾌﾞﾘｯﾄﾞ
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Ｂファクトリー：
ＣＰ非保存、小林・益川理論の検証
2008年小林・益川両氏のノーベル物理学賞
に大きく貢献
多くの新共鳴粒子の発見
特に、X(3872), Z(4430)+などをはじめとして
これまでに１０種類以上のチャーム
を含んだエキゾチック状態を発見
Belleの大量のデータは
まだ探索されつくしていない！
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Bファクトリーの多彩なデータ
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A01：方針・計画概要
• 既に取得された大量データの組織的かつ系統的
な解析。（８億個のB崩壊、未曽有のe+e-衝突、
光子・光子衝突反応、 (nS)…）
• 組織と環境の整備 - 研究員（ＫＥＫ、奈良女）、
計算機（奈良女）
• 理論研究との連携：計画研究 E01
• 核物理研究者の参加：Belle NPC、研究員
• 他の実験計画研究との連携： B01, C01
D01: 測定器開発・最適化へのフィードバック
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研究項目
１）Ｂ中間子崩壊でのチャーモニウム・チャーム
中間子を伴うエキゾチックハドロンの研究
X(3872), Y(3940), Z(4430)…
２）Ｂ中間子崩壊でのバリオン・反バリオン・
中間子への崩壊を用いたペンタクオーク探索
B中間子崩壊
３）電子・陽電子衝突反応におけるエキゾチックハドロンの探索・測定
Y(4260)
Y(4320)
…
始状態輻射
ダブルcc生成
X(3940)
…
7
研究項目
（続き）
４）光子・光子衝突反応におけるエキゾチックハドロンの探索・測定
５）Υ(1S)からΥ(6S)共鳴励起状態のエネルギー領域での
エキゾチックハドロンの探索・測定
６）検出器をターゲットとする固定標的実験手法によるエキゾチック
ハドロンの探索・測定
二光子衝突
Z(3940), X(4350)…
ビーム
エネルギーの変更
Yb
検出器物質を標的と
したハドロン生成
Q(1540)
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研究項目
（続き２）
エキゾチックハドロンに限らず、
新しいハドロン物理の可能性を探る
Belle NPC に期待！（→内田氏）
重いフレーバーのメソンを主とするが、
軽いフレーバーやバリオンなどの研究も積極的に進める。
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研究組織
NPC
(→ JAEA)
研究員：酒井和幸（KEK、2010.10- ),
V.Bhardwaj (奈良女、2011.05- )
10
設備投資：解析環境整備
2009年度導入
2010年度ファイルサーバー増強
（奈良女子大）
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二年間の主な成果
二光子反応
(チャ―モニウム)
ボトモニウム
X(3872)
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ボトモニウム
hb ：まだ見つかって
いなかった
=(5S)?
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(5S) vs Yb ?
Hadrons
K.Miyabayashi
• 異常に大きな (nS)p+p- の生成率
• Line Shape が異なる
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Y(4260) →hc p+p- ?
Observation of e+e- → p+p- hc by CLEO
arXiv:1104.2025
Ryan Mitchell @ CHARM2010
Energy dependence
of the cross section
Enhancement of (hc p+p-)
@ Y(4260)
(hb p+p-) is enhanced @ Yb?
 Belle search for hb in (5S) data
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hb Search : Method
“(5S)” → hb p+pMissing mass to p+p- system
Mhb(nP) =  ( P(5S) – Pp+p-)2  MM(p+p-)
[(5S) → (nS)p+p- : control sample]
Simple selection :
 good quality, positively identified
Suppression of continuum events
FW R2<0.3 (等方的な崩壊)
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hb : Missing Mass Dist.
First Observation
arXiv:1103.3419 (submitted to PRL)
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Charged Bottomonium-like Zb+
異常に大きな生成率 : エキゾチック粒子？
“Yb” → (nS)p+pCharged Bottomonium-like States ?
“Yb” → hb(mP)p+pcf) Charm: B → y ‘ p+ KB → cc1 p+ K-
Z+(4430)
Z+(4050), Z+(4250)
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(nS)p+parXiv:1105.4583
Dalitz Plot Amplitude analysis
2 Resonances (Zb) + f0(980) + f2(1275) + NR
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(nS)p+parXiv:1105.4583
Two resonances: Zb+(10510), Zb+(10560)
３つのモードで同じ質量のピーク
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hb(mP)p+parXiv:1105.4583
M(hbp+ ) = Missing Mass against pTwo peaks: (nS)p+p- モードと同じ質量
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Zb(10610) & Zb(10650)
[preliminary]
M=10608.42.0 MeV
M=10653.21.5 MeV
=15.62.5 MeV
=14.43.2 MeV
arXiv:1105.4583
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X(3872) の詳細研究
2003年 Belle により発見
CDF, D0, BaBar により確認
LHCb, CMS でも確認
_
チャ―モニウム (cc) として
説明できない。
最初のエキゾチック粒子
_
D0-D*0 モレキュール
テトラクォーク
正体を解明するためには、詳細研究が必要
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X(3872)の輻射崩壊
X(3872) → J/y g
C=+
X(3872) → y’_g
信号見えず: D0-D*0 molecule
arXiv:1105.0177 (accepted by PRL)
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X(3872): 量子数(JPC)
崩壊の角度分布
m+
K
p+
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JPC = 1++ or 2-+
他のJPC
は排除
さらに多くの
データで
識別可能
arXiv:1107.0163 (submitted to PRD)
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二光子衝突による新粒子発見
gg → J/y w
X(3915)
B→ J/y wKでの
Y(3940)と同粒子か？
gg → J/y f
X(4350)
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進行中・今後の活動
若手研究者による活動のさらなる活性化
科研費雇用研究員、原子核研究者, 学生との連携
• ボトモニウム領域のエキゾチック粒子の展開
• チャ―モニウム領域：X,Y,Z粒子のさらなる詳細研究
新しい生成・崩壊モード、荷電パートナー探索
__
Tcc (ud cc) (あらわなテトラクォーク）
• ストレンジ・低エネルギー領域への拡張
wfやffなどによる共鳴粒子
• 電子・陽電子衝突：ハドロン生成、破砕関数など
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A01:まとめ
• Belleの協力研究者と本領域の密接な協力により
Belle 実験のデータを使ったエキゾチック粒子および
ハドロン物理解析を推進した
• 当科研費による研究員や計算機・ディスクシステムの増強
により解析体制を強化
• Belleの原子核研究者グループ(NPC)と定期ミーティングに
より連携を強化
• ボトモニウム領域：hb粒子、Zb(10510)+、 Zb(10560)+発見
• チャ―モニウム領域：二光子反応で X(3915),X(4350)発見
X(3872)の詳細研究
• ストレンジクォーク領域への拡張進行中
• 若手研究者による活動のさらなる活性化・連携
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Backup
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Significance w/
systematics
hb(1P) 5.5
hb(2P) 11.2
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Deviations from CoG of cbJ masses consistent with zero.
Ratio of production rates
0.46
0.77
0.07
0.12
0.08
0.09
022
0.17
Process with spin-flip is not suppressed
No hb signal at (4S)
• Mechanism of (5S) → hb(nP) p+p- decay is exotic!
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X(3872): Mass, , BF
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35
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37
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Search for Charged Partner
39
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CDF Results
(2007)
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Is there a cc assignment for X(3872) ?
S.Olsen @PANIC08
cc1’
??
hc2
??
3872MeV
• Mass is too low
•
cc1’ppJ/y
violates Ispin
•Bf(X3872ppJ/y)>4%
• (gJ/y) should be >>(rJ/y)
•expt: (gJ/y) <<(rJ/y)
• Mass is okay
•
hc2ppJ/y
violates Ispin
•Should be ,, hc2 pphc
• (gJ/y) should be tiny
•BKhc2 is suppressed

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