Nuove scoperte sulla produzione di mesoni nelle collisioni di particelle
La ricerca rivela limiti sulla produzione di particelle di quark charm in collisioni ad alta energia.
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Indice
Questo articolo presenta nuove scoperte da un progetto di ricerca focalizzato sulla fisica delle particelle, in particolare lo studio delle Collisioni ad alta energia di particelle conosciute come coppie di elettroni e positroni. Queste collisioni avvengono a diverse energie, permettendo agli scienziati di investigare il comportamento delle varie particelle prodotte durante questi eventi.
Contesto
Lo studio delle collisioni tra particelle è fondamentale per capire i mattoni basilari della materia. Gli scienziati usano grandi rivelatori per osservare i risultati di queste collisioni, raccogliendo dati che li aiutano a identificare le varie particelle create durante il processo. Le particelle d'interesse in questa ricerca includono Mesoni, in particolare quelli contenenti quark di charme.
L'Esperimento
In questo esperimento, sono stati raccolti dati da collisioni a 33 diversi livelli di energia tra 3.7730 GeV e 4.7008 GeV. Sono stati accumulati un totale di 22.7 inverse femtobarn di dati. L'obiettivo principale era misurare le sezioni d'urto di processi specifici che portano alla produzione di certi mesoni.
Risultati Chiave
I risultati indicano che non c'è evidenza della produzione di stati risonanti attraverso canali specifici che erano stati precedentemente attesi. Questo significa che le particelle d'interesse non sono apparse nel modo in cui i ricercatori si aspettavano. Tuttavia, sono stati stabiliti limiti superiori sui tassi di questi processi, fornendo informazioni preziose per studi futuri.
Identificazione delle particelle
Per identificare con precisione le particelle prodotte nelle collisioni, i ricercatori hanno implementato diverse tecniche. Un aspetto critico ha coinvolto il tracciamento di come le particelle cariche si muovevano attraverso il rivelatore. È stato misurato il tempo impiegato da queste particelle per percorrere certe distanze, permettendo agli scienziati di assegnare identità alle varie particelle in base al loro comportamento.
Oltre al tracciamento, è stata utilizzata una metodologia chiamata identificazione delle particelle (PID). Questo processo ha combinato dati da diverse parti del rivelatore per assegnare probabilità a ciascun tipo di particella. Concentrandosi sulle particelle che più probabilmente corrispondevano ai risultati attesi, i ricercatori potevano filtrare il rumore di fondo nei dati.
Analisi dei Dati
L'analisi dei dati raccolti è stata eseguita attraverso metodi statistici dettagliati. I ricercatori hanno adattato i risultati sperimentali a schemi attesi per diversi stati di particelle. Questo processo di adattamento ha contribuito a rivelare il numero di eventi segnale e ha permesso la misurazione di parametri chiave, come le sezioni d'urto dei processi in studio.
La ricerca ha coinvolto sia eventi segnale che di fondo. Gli eventi segnale corrispondono ai processi delle particelle desiderati, mentre gli eventi di fondo derivano da altre reazioni non correlate che potrebbero interferire con i risultati. L'analisi mirava a isolare gli eventi segnale per fornire misurazioni chiare dei processi d'interesse.
Simulazioni Monte Carlo
Per migliorare l'analisi, sono state impiegate simulazioni Monte Carlo. Queste simulazioni hanno permesso ai ricercatori di creare scenari ipotetici di collisioni tra particelle e i dati risultanti. Confrontando i dati reali con queste simulazioni, gli scienziati potevano determinare l'efficienza delle loro tecniche di selezione delle particelle e identificare potenziali fonti di interferenza di fondo.
Le simulazioni includevano vari processi, aiutando a modellare come il rivelatore risponde a diversi tipi di collisioni. I ricercatori hanno generato un gran numero di eventi simulati, che sono stati poi utilizzati per affinare l'analisi dei dati reali delle collisioni.
Efficienza e Correzioni
Per garantire misurazioni accurate, i ricercatori hanno calcolato l'efficienza dei loro metodi di selezione degli eventi. Questa efficienza è stata determinata confrontando il numero di eventi rilevati con il numero totale di particelle attese dalle simulazioni. Valutando questo rapporto, i ricercatori potevano correggere i loro risultati per tenere conto di eventuali perdite nella rilevazione dei segnali.
Inoltre, le incertezze sistematiche sono state considerate durante tutto lo studio. Queste incertezze possono derivare da vari fattori, incluse le variazioni nelle tecniche di misurazione e le limitazioni intrinseche dei rivelatori. Identificando e quantificando queste incertezze, i ricercatori miravano a migliorare la precisione complessiva dei loro risultati.
Contributi Risonanti
Parte dello studio ha coinvolto la ricerca di evidenze per contributi risonanti ai processi osservati. Questo significa che i ricercatori erano alla ricerca di particelle specifiche che potrebbero apparire come risultato di stati intermedi nella collisione. Per testare questo, i ricercatori hanno effettuato diverse adattazioni ai loro dati, incorporando sia contributi risonanti che non risonanti nei loro modelli.
Nonostante i test approfonditi, non è stata trovata alcuna evidenza significativa per questi contributi risonanti. Questa scoperta è importante, poiché suggerisce che i processi che si verificano nell'intervallo di energia studiato non favoriscono la creazione di stati risonanti specifici che normalmente ci si aspetterebbe.
Conclusione
Questa ricerca ha fornito nuove intuizioni sulla fisica della produzione di mesoni durante collisioni ad alta energia tra particelle. I risultati mostrano che, sebbene alcune aspettative non siano state soddisfatte riguardo agli stati risonanti, i limiti superiori stabiliti sui tassi di produzione contribuiscono allo sforzo continuo di comprendere il comportamento dei quark di charme.
Le metodologie utilizzate, tra cui tracciamento avanzato delle particelle, adattamento statistico e simulazioni Monte Carlo, hanno dimostrato la loro efficacia nell'analizzare dati complessi provenienti da collisioni tra particelle. La ricerca futura si baserà su questi risultati, indagando ulteriormente le proprietà dei mesoni e le loro interazioni.
Continuando a perfezionare le tecniche e ad ampliare l'intervallo delle misurazioni, gli scienziati mirano a scoprire di più sulla struttura fondamentale della materia e sulle forze che governano l'universo.
Titolo: Cross section measurements of $e^+e^- \to \Phi K^+ K^-$ and $e^+ e^- \to \Phi K_S^0 K_S^0$ at center-of-mass energies between 3.7730 GeV and 4.7008 GeV
Estratto: Based on 22.7 fb$^{-1}$ of $e^+e^-$ annihilation data collected at 33 different center-of-mass energies between 3.7730 GeV and 4.7008 GeV with the BESIII detector at the BEPCII collider, Born cross sections of the two processes $e^+e^-\to \phi K^+ K^-$ and $e^+ e^- \to \phi K_{S}^{0} K_{S}^{0}$ are measured for the first time. No indication of resonant production through an intermediate vector state $V$ is observed, and the upper limits on the product of the electronic width $\Gamma_{e^+e^-}$ and the branching fraction $Br(V\rightarrow \phi K \bar{K})$ of the processes $e^+e^- \to V \to \phi K^+ K^-$ and $e^+e^- \to V \to \phi K_S^0K_S^0$ at the $90\%$ confidence level are obtained for a large parameter space in resonance masses and widths. For the current world average mass and width of the $\psi(4230)$ of $m=4.2187$ GeV$/c^2$ and $\Gamma=44$ MeV, we set upper limits on the $\phi K^+ K^-$ and $\phi K_S^0K_S^0$ final states of 1.75 eV and 0.47 eV at the $90\%$ confidence level, respectively.
Autori: BESIII Collaboration, M. Ablikim, M. N. Achasov, P. Adlarson, X. C. Ai, R. Aliberti, A. Amoroso, M. R. An, Q. An, Y. Bai, O. Bakina, I. Balossino, Y. Ban, V. Batozskaya, K. Begzsuren, N. Berger, M. Berlowski, M. Bertani, D. Bettoni, F. Bianchi, E. Bianco, J. Bloms, A. Bortone, I. Boyko, R. A. Briere, A. Brueggemann, H. Cai, X. Cai, A. Calcaterra, G. F. Cao, N. Cao, S. A. Cetin, J. F. Chang, T. T. Chang, W. L. Chang, G. R. Che, G. Chelkov, C. Chen, Chao Chen, G. Chen, H. S. Chen, M. L. Chen, S. J. Chen, S. M. Chen, T. Chen, X. R. Chen, X. T. Chen, Y. B. Chen, Y. Q. Chen, Z. J. Chen, W. S. Cheng, S. K. Choi, X. Chu, G. Cibinetto, S. C. Coen, F. Cossio, J. J. Cui, H. L. Dai, J. P. Dai, A. Dbeyssi, R. E. de Boer, D. Dedovich, Z. Y. Deng, A. Denig, I. Denysenko, M. Destefanis, F. De Mori, B. Ding, X. X. Ding, Y. Ding, J. Dong, L. Y. Dong, M. Y. Dong, X. Dong, S. X. Du, Z. H. Duan, P. Egorov, Y. H. Y. Fan, Y. L. Fan, J. Fang, S. S. Fang, W. X. Fang, Y. Fang, R. Farinelli, L. Fava, F. Feldbauer, G. Felici, C. Q. Feng, J. H. Feng, K Fischer, M. Fritsch, C. Fritzsch, C. D. Fu, J. L. Fu, Y. W. Fu, H. Gao, Y. N. Gao, Yang Gao, S. Garbolino, I. Garzia, P. T. Ge, Z. W. Ge, C. Geng, E. M. Gersabeck, A Gilman, K. Goetzen, L. Gong, W. X. Gong, W. Gradl, S. Gramigna, M. Greco, M. H. Gu, Y. T. Gu, C. Y Guan, Z. L. Guan, A. Q. Guo, L. B. Guo, M. J. Guo, R. P. Guo, Y. P. Guo, A. Guskov, T. T. Han, W. Y. Han, X. Q. Hao, F. A. Harris, K. K. He, K. L. He, F. H. H. Heinsius, C. H. Heinz, Y. K. Heng, C. Herold, T. Holtmann, P. C. Hong, G. Y. Hou, X. T. Hou, Y. R. Hou, Z. L. Hou, H. M. Hu, J. F. Hu, T. Hu, Y. Hu, G. S. Huang, K. X. Huang, L. Q. Huang, X. T. Huang, Y. P. Huang, T. Hussain, N Hüsken, W. Imoehl, J. Jackson, S. Jaeger, S. Janchiv, J. H. Jeong, Q. Ji, Q. P. Ji, X. B. Ji, X. L. Ji, Y. Y. Ji, X. Q. Jia, Z. K. Jia, P. C. Jiang, S. S. Jiang, T. J. Jiang, X. S. Jiang, Y. Jiang, J. B. Jiao, Z. Jiao, S. Jin, Y. Jin, M. Q. Jing, T. Johansson, X. K., S. Kabana, N. Kalantar-Nayestanaki, X. L. Kang, X. S. Kang, R. Kappert, M. Kavatsyuk, B. C. Ke, A. Khoukaz, R. Kiuchi, R. Kliemt, O. B. Kolcu, B. Kopf, M. Kuessner, A. Kupsc, W. Kühn, J. J. Lane, P. Larin, A. Lavania, L. Lavezzi, T. T. Lei, Z. H. Lei, H. Leithoff, M. Lellmann, T. Lenz, C. Li, C. H. Li, Cheng Li, D. M. Li, F. Li, G. Li, H. Li, H. B. Li, H. J. Li, H. N. Li, Hui Li, J. R. Li, J. S. Li, J. W. Li, K. L. Li, Ke Li, L. J Li, L. K. Li, Lei Li, M. H. Li, P. R. Li, Q. X. Li, S. X. Li, T. Li, W. D. Li, W. G. Li, X. H. Li, X. L. Li, Xiaoyu Li, Y. G. Li, Z. J. Li, Z. X. Li, C. Liang, H. Liang, Y. F. Liang, Y. T. Liang, G. R. Liao, L. Z. Liao, J. Libby, A. Limphirat, D. X. Lin, T. Lin, B. J. Liu, B. X. Liu, C. Liu, C. X. Liu, F. H. Liu, Fang Liu, Feng Liu, G. M. Liu, H. Liu, H. B. Liu, H. M. Liu, Huanhuan Liu, Huihui Liu, J. B. Liu, J. L. Liu, J. Y. Liu, K. Liu, K. Y. Liu, Ke Liu, L. Liu, L. C. Liu, Lu Liu, M. H. Liu, P. L. Liu, Q. Liu, S. B. Liu, T. Liu, W. K. Liu, W. M. Liu, X. Liu, Y. Liu, Y. B. Liu, Z. A. Liu, Z. Q. Liu, X. C. Lou, F. X. Lu, H. J. Lu, J. G. Lu, X. L. Lu, Y. Lu, Y. P. Lu, Z. H. Lu, C. L. Luo, M. X. Luo, T. Luo, X. L. Luo, X. R. Lyu, Y. F. Lyu, F. C. Ma, H. L. Ma, J. L. Ma, L. L. Ma, M. M. Ma, Q. M. Ma, R. Q. Ma, R. T. Ma, X. Y. Ma, Y. Ma, Y. M. Ma, F. E. Maas, M. Maggiora, S. Malde, Q. A. Malik, A. Mangoni, Y. J. Mao, Z. P. Mao, S. Marcello, Z. X. Meng, J. G. Messchendorp, G. Mezzadri, H. Miao, T. J. Min, R. E. Mitchell, X. H. Mo, N. Yu. Muchnoi, J. Muskalla, Y. Nefedov, F. Nerling, I. B. Nikolaev, Z. Ning, S. Nisar, Y. Niu, S. L. Olsen, Q. Ouyang, S. Pacetti, X. Pan, Y. Pan, A. Pathak, P. Patteri, Y. P. Pei, M. Pelizaeus, H. P. Peng, K. Peters, J. L. Ping, R. G. Ping, S. Plura, S. Pogodin, V. Prasad, F. Z. Qi, H. Qi, H. R. Qi, M. Qi, T. Y. Qi, S. Qian, W. B. Qian, C. F. Qiao, J. J. Qin, L. Q. Qin, X. P. Qin, X. S. Qin, Z. H. Qin, J. F. Qiu, S. Q. Qu, C. F. Redmer, K. J. Ren, A. Rivetti, V. Rodin, M. Rolo, G. Rong, Ch. Rosner, S. N. Ruan, N. Salone, A. Sarantsev, Y. Schelhaas, K. Schoenning, M. Scodeggio, K. Y. Shan, W. Shan, X. Y. Shan, J. F. Shangguan, L. G. Shao, M. Shao, C. P. Shen, H. F. Shen, W. H. Shen, X. Y. Shen, B. A. Shi, H. C. Shi, J. L. Shi, J. Y. Shi, Q. Q. Shi, R. S. Shi, X. Shi, J. J. Song, T. Z. Song, W. M. Song, Y. J. Song, Y. X. Song, S. Sosio, S. Spataro, F. Stieler, Y. J. Su, G. B. Sun, G. X. Sun, H. Sun, H. K. Sun, J. F. Sun, K. Sun, L. Sun, S. S. Sun, T. Sun, W. Y. Sun, Y. Sun, Y. J. Sun, Y. Z. Sun, Z. T. Sun, Y. X. Tan, C. J. Tang, G. Y. Tang, J. Tang, Y. A. Tang, L. Y Tao, Q. T. Tao, M. Tat, J. X. Teng, V. Thoren, W. H. Tian, Y. Tian, Z. F. Tian, I. Uman, S. J. Wang, B. Wang, B. L. Wang, Bo Wang, C. W. Wang, D. Y. Wang, F. Wang, H. J. Wang, H. P. Wang, J. P. Wang, K. Wang, L. L. Wang, M. Wang, Meng Wang, S. Wang, T. Wang, T. J. Wang, W. Wang, W. P. Wang, X. Wang, X. F. Wang, X. J. Wang, X. L. Wang, Y. Wang, Y. D. Wang, Y. F. Wang, Y. H. Wang, Y. N. Wang, Y. Q. Wang, Yaqian Wang, Yi Wang, Z. Wang, Z. L. Wang, Z. Y. Wang, Ziyi Wang, D. Wei, D. H. Wei, F. Weidner, S. P. Wen, C. W. Wenzel, U. Wiedner, G. Wilkinson, M. Wolke, L. Wollenberg, C. Wu, J. F. Wu, L. H. Wu, L. J. Wu, X. Wu, X. H. Wu, Y. Wu, Y. J. Wu, Z. Wu, L. Xia, X. M. Xian, T. Xiang, D. Xiao, G. Y. Xiao, S. Y. Xiao, Y. L. Xiao, Z. J. Xiao, C. Xie, X. H. Xie, Y. Xie, Y. G. Xie, Y. H. Xie, Z. P. Xie, T. Y. Xing, C. F. Xu, C. J. Xu, G. F. Xu, H. Y. Xu, Q. J. Xu, Q. N. Xu, W. Xu, W. L. Xu, X. P. Xu, Y. C. Xu, Z. P. Xu, Z. S. Xu, F. Yan, L. Yan, W. B. Yan, W. C. Yan, X. Q. Yan, H. J. Yang, H. L. Yang, H. X. Yang, Tao Yang, Y. Yang, Y. F. Yang, Y. X. Yang, Yifan Yang, Z. W. Yang, Z. P. Yao, M. Ye, M. H. Ye, J. H. Yin, Z. Y. You, B. X. Yu, C. X. Yu, G. Yu, J. S. Yu, T. Yu, X. D. Yu, C. Z. Yuan, L. Yuan, S. C. Yuan, X. Q. Yuan, Y. Yuan, Z. Y. Yuan, C. X. Yue, A. A. Zafar, F. R. Zeng, X. Zeng, Y. Zeng, Y. J. Zeng, X. Y. Zhai, Y. C. Zhai, Y. H. Zhan, A. Q. Zhang, B. L. Zhang, B. X. Zhang, D. H. Zhang, G. Y. Zhang, H. Zhang, H. H. Zhang, H. Q. Zhang, H. Y. Zhang, J. Zhang, J. J. Zhang, J. L. Zhang, J. Q. Zhang, J. W. Zhang, J. X. Zhang, J. Y. Zhang, J. Z. Zhang, Jianyu Zhang, Jiawei Zhang, L. M. Zhang, L. Q. Zhang, Lei Zhang, P. Zhang, Q. Y. Zhang, Shuihan Zhang, Shulei Zhang, X. D. Zhang, X. M. Zhang, X. Y. Zhang, Xuyan Zhang, Y. Zhang, Y. T. Zhang, Y. H. Zhang, Yan Zhang, Yao Zhang, Z. H. Zhang, Z. L. Zhang, Z. Y. Zhang, G. Zhao, J. Zhao, J. Y. Zhao, J. Z. Zhao, Lei Zhao, Ling Zhao, M. G. Zhao, S. J. Zhao, Y. B. Zhao, Y. X. Zhao, Z. G. Zhao, A. Zhemchugov, B. Zheng, J. P. Zheng, W. J. Zheng, Y. H. Zheng, B. Zhong, X. Zhong, H. Zhou, L. P. Zhou, X. Zhou, X. K. Zhou, X. R. Zhou, X. Y. Zhou, Y. Z. Zhou, J. Zhu, K. Zhu, K. J. Zhu, L. Zhu, L. X. Zhu, S. H. Zhu, S. Q. Zhu, T. J. Zhu, W. J. Zhu, Y. C. Zhu, Z. A. Zhu, J. H. Zou
Ultimo aggiornamento: 2023-04-16 00:00:00
Lingua: English
URL di origine: https://arxiv.org/abs/2304.07783
Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2304.07783
Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.
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