Published September 1984 | Version v1
Report

Study of hadronic transitions between Y' and Y with the ARGUS-detector

Description

The hadronic transitions between the banti b mesons Y' and Y are a tool to test models based on Quantum Chromo-Dynamics (QCD) which describe these transitions by the emission of E1E1- and E1M1-gluons. The gluons fragment into light mesons, like two pions or an eta. The exclusive decays Y'->Yπ+π- -> e+e-π+π-/μ+μ-π+π- and Y' -> Yπ0π0 -> e+e-π0π0/μ+μ-π0π0 are measured using the ARGUS detector at the e+e-storage ring DORIS II at DESY in Hamburg. The branching ratios of Y' -> Yπ0π0, Y -> e+e-, Y -> μ+μ- and the ππ mass spectrum as well as all decay angular distributions of Y' -> Yπ+π- are determined. In addition an upper limit for the branching ratio of Y' -> Yeta is given with 90% confidence. π0 and eta detection require good measurement of photon energies over a long time. An essential part for the stability control is a laser monitor-system which is described in detail. The branching ratio of the decay Y'->Yπ0π0 indicates - together with the corresponding value of Y' -> Yπ+π- - that the Y' and the Y have isospin 0. The ππ mass spectrum is peaking at high masses. The angular distributions of the ππ system and of the π+ are compatible with the assumption that the ππ system is emitted in an s-wave. The angular distribution of the final lepton shows that the Y is in the same polarisation state as the produced Y after emission of the two pions. All these results are in agreement with QCD. Comparing the ππ mass spectrum to the corresponding one in phi' -> J/phiππ, one observes a significant difference in shape. This was predicted in one QCD model as an effect of the running coupling constant αsub(s). (orig.)

Availability note (English)

Available from the library of Heidelberg Univ. (Germany, F.R.).

Abstract (German)

Mit Hilfe des ARGUS-Detektors wurden die exklusiven Zerfallskanaele Y'->Yπ+π-->e+e-π+π- bzw. μ+μ-π+π- und Y'->Yπ0π0->e+e-π0π0 bzw. μ+μ-π0π0 gemessen. Es ergaben sich folgende Verzweigungsverhaeltnisse: BR(Y'->Yπ0π0) = (8.54 +- 1.83 +- 1.64)% BR(Y->e+e-) = (2.73 +- 0.30 +- 0.43)%; BR(Y->μ+μ-) = (2.49+- 0.31+- 0.40)%. Dabei wurde das gemessene Verzweigungsverhaeltnis Y'->Yπ+π- benutzt. Fuer das Verzweigungsverhaeltnis des Zerfalls Y'->Yeta konnte eine obere Grenze von 2% mit 90% C.L. angegeben werden. Aus der Messung der Verzweigungsverhaeltnisse Y'->Yπ+π- und Yπ0π0 folgt zudem, dass sich das ππ-System in einem Isospin-0-Zustand befindet. Die Winkelverteilungen des ππ, des π+ und des l+ sind damit vertraeglich, dass das ππ-System in einer S-Welle emittiert wird. Insbesondere zeigt die phi1-Verteilung, dass sich nach Emission der beiden Pionen das Y im gleichen Polarisationszustand befindet, wie das im Speicherring produzierte Y'. Ein Vergleich der Verteilungen der invarianten π+π-Masse im Falle des Charmonium- und Bottomonium-Systems ergab einen signifikanten Unterschied und stuetzt Ergebnisse der Quantenchromodynamik, die dies auf Grund der Abhaengigkeit der starken Kopplungskonstanten αsub(s) von q2 vorhersagten, wobei q2 durch den mittleren Abstand des Quarks vom Antiquark im Quarkonium-System gegeben ist. (orig.)

Additional details

Additional titles

Original title (German)
Untersuchung hadronischer Uebergaenge zwischen Y' und Y mit dem ARGUS-Detektor

Publishing Information

Imprint Pagination
118 p.
Report number
IHEP-HD--84-08