DOI: https://doi.org/10.1103/physrevlett.132.111901
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38563916
تاريخ النشر: 2024-03-15
المؤلف: Aram Hayrapetyan وآخرون
الموضوع الرئيسي: الكروموديناميكا الكمومية وتفاعلات الجسيمات
نظرة عامة
تقدم هذه القسم تقريرًا عن بحث في الهياكل القريبة من العتبة في طيف الكتلة الثابتة لـ $J/\psi J/\psi$ الناتجة عن تصادمات البروتون-بروتون عند طاقة مركز الكتلة $\sqrt{s} = 13$ TeV، باستخدام بيانات من تجربة CMS مع لامع متكامل قدره 135 fb$^{-1}$. تحدد التحليل ثلاث هياكل هامة، مع نموذج تداخل كمي يوفر ملاءمة قوية للبيانات الملاحظة.
تم الكشف عن هيكل جديد ملحوظ عند كتلة قدرها $6638^{+43}_{-38} \text{ (stat)} \,^{+16}_{-31} \text{ (syst)}$ MeV، يظهر دلالة محلية تتجاوز 5 انحرافات معيارية. بالإضافة إلى ذلك، يتم ملاحظة هيكل ثانٍ عند $6847^{+44}_{-28} \text{ (stat)} \,^{+48}_{-20} \text{ (syst)}$ MeV، والذي يتماشى مع الرنين المبلغ عنه سابقًا $X(6900)$ من قبل تعاون LHCb وATLAS. علاوة على ذلك، يتم تحديد هيكل ثالث عند $7134^{+48}_{-25} \text{ (stat)} \,^{+41}_{-15} \text{ (syst)}$ MeV، مع دلالة محلية تبلغ 4.7 انحرافات معيارية. بالمقابل، يفشل نموذج يستبعد التداخل في وصف البيانات بشكل كافٍ، مما يؤدي إلى تحولات في الكتلة تصل إلى 150 MeV مقارنة بالنموذج الذي يتضمن التداخل.
نقاش
في هذا القسم، يناقش المؤلفون تحليل طيف الكتلة الثابتة لـ J/ψJ/ψ، كاشفين عن ثلاث هياكل هامة: X(6600)، X(6900)، وX(7100). تشير البيانات، التي تم جمعها من تصادمات البروتون-بروتون عند طاقة مركز الكتلة 13 TeV، إلى أن الطيف يتم وصفه بشكل أفضل بواسطة نموذج يتضمن التداخل بين الرنينات. تم الإبلاغ عن كتل هذه الهياكل كالتالي: 6638 ± 43(stat) ± 16(syst) MeV لـ X(6600)، 6847 ± 44(stat) ± 48(syst) MeV لـ X(6900)، و7134 ± 48(stat) ± 41(syst) MeV لـ X(7100). تم العثور على الدلالات المحلية لهذه القمم لتكون 7.9σ، 9.8σ، و4.7σ، على التوالي.
يتناول المؤلفون أيضًا الشكوك النظامية التي تؤثر على قياسات الكتلة والعرض، والتي تنشأ من مصادر متنوعة مثل شكل الإشارة، نمذجة الخلفية، وتأثيرات التغذية الراجعة. من الجدير بالذكر أن نموذج التداخل يقدم تعقيدًا أكبر وارتباطات بين المعلمات، مما يؤدي إلى شكوك نظامية أكبر مقارنة بنموذج عدم التداخل. على الرغم من هذه الشكوك، فإن الكتل المقاسة تتماشى مع التوقعات النظرية لطيف ccc̄، مما يشير إلى أن هذه الهياكل قد تمثل عائلة من الإثارات الشعاعية بنفس الأعداد الكمية. تدعم النتائج النتائج الأخيرة من تعاون ATLAS، التي تؤكد أيضًا وجود هيكل X(6900).
DOI: https://doi.org/10.1103/physrevlett.132.111901
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38563916
Publication Date: 2024-03-15
Author(s): Aram Hayrapetyan et al.
Primary Topic: Quantum Chromodynamics and Particle Interactions
Overview
This section reports on a search for near-threshold structures in the invariant mass spectrum of $J/\psi J/\psi$ produced in proton-proton collisions at a center-of-mass energy of $\sqrt{s} = 13$ TeV, utilizing data from the CMS experiment with an integrated luminosity of 135 fb$^{-1}$. The analysis identifies three significant structures, with a quantum interference model providing a robust fit to the observed data.
A notable new structure is detected at a mass of $6638^{+43}_{-38} \text{ (stat)} \,^{+16}_{-31} \text{ (syst)}$ MeV, exhibiting a local significance exceeding 5 standard deviations. Additionally, a second structure is observed at $6847^{+44}_{-28} \text{ (stat)} \,^{+48}_{-20} \text{ (syst)}$ MeV, which aligns with the previously reported $X(6900)$ resonance by the LHCb and ATLAS collaborations. Furthermore, a third structure is identified at $7134^{+48}_{-25} \text{ (stat)} \,^{+41}_{-15} \text{ (syst)}$ MeV, with a local significance of 4.7 standard deviations. In contrast, a model excluding interference fails to adequately describe the data, resulting in mass shifts of up to 150 MeV compared to the interference-inclusive model.
Discussion
In this section, the authors discuss the analysis of the J/ψJ/ψ invariant mass spectrum, revealing three significant structures: X(6600), X(6900), and X(7100). The data, collected from proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 13 TeV, indicate that the spectrum is better described by a model incorporating interference among the resonances. The masses of these structures are reported as 6638 ± 43(stat) ± 16(syst) MeV for X(6600), 6847 ± 44(stat) ± 48(syst) MeV for X(6900), and 7134 ± 48(stat) ± 41(syst) MeV for X(7100). The local significances of these peaks are found to be 7.9σ, 9.8σ, and 4.7σ, respectively.
The authors also address the systematic uncertainties affecting the mass and width measurements, which arise from various sources such as signal shape, background modeling, and feed-down effects. Notably, the interference model introduces greater complexity and parameter correlations, leading to larger systematic uncertainties compared to the no-interference model. Despite these uncertainties, the measured masses are consistent with theoretical predictions for the ccc̄ spectrum, suggesting that these structures may represent a family of radial excitations with the same quantum numbers. The findings are corroborated by recent results from the ATLAS Collaboration, which also confirm the presence of the X(6900) structure.