Untersuchung von exotischen 4-Quark und 6-Quark Zuständen mit Charm- und Strange-Quarks

• Antragstellerin: Dr. Elisabetta Prencipe
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 389090153

Wir planen die Untersuchung von schmalen, möglicherweise exotischen hadronischen Zuständen im e+e- Kontinuum mit den vollständigen Belle und BaBar Daten. Dies würde die erste kombinierte Belle und BaBar Analyse im Bereich Spektroskopie darstellen. Das X(4140), und ähnliche kürzlich entdeckte Zustände mit vermutlich 4-Quark Inhalt [c cbar s sbar] wurden in B Mesonen Zerfällen beobachtet, jedoch ist die experimentelle Evidenz widersprüchlich. Wir schlagen vor, erstmalig das e+e- Kontinuum zu untersuchen, welches an Experimenten mit Hadronenkollisionen nicht zugänglich ist. Das DsJ(2317) ist eines der primären exotischen Zustände, da seine Masse etwa 160 MeV niedriger als Vorhersagen von Quarkmodellen beobachtet worden ist, welche ansonsten sehr präzise Massen anderer Mesonen mit einem Charm und einem Strange Quark beschreiben. Unser Projekt beinhaltet:(1) die Suche nach einem Signal des X(4140) und den höheren Zuständen in der [DsDs*] invarianten Masse. Im Falle eines Signals würde dies einen zweiten Zerfallskanal bedeuten, und deshalb diese Zustände als Resonanzen etablieren, entgegen der Interpretation als Schwelleneffekte. Ohne die Kombination der Datensätze von Belle und BaBar würde diese Analyse nur ungenügende Statistik aufweisen, insbesondere wegen der geringen Rekonstruktionseffizienz von neutralen Pionen im DsJ Zerfall.Die [J/Psi phi] invariante Masse wird ebenfalls analysiert werden, im Versuch das X(4140) als Referenzsignal zu etablieren. Im weiteren Schritt dann folgt die Suche nach sogar exotischeren Zuständen in der [DsDsJ(2317)] invarianten Massen. Unter der Annahme, dass das DsJ(2317) einen 4-Quark Zustand darstellt, wäre ein Signal hier ein Kandidat für einen 6-Quark Zustand.(2) die Messung der totalen Breite des DsJ(2317) im sub-MeV Regime. Wir planen, multi-dimensionale Fits mit kinematischen Nebenbedingungen anzuwenden, um die erforderliche Sensitivität zu erreichen, welches für das Ds(2536) und das X(3772) bereits erfolgreich bei Belle demonstriert wurde. Für diesen Zweck werden wir den Zerfall Bs -> DsDs(2317)pi0 nutzen. In Bs Zerfällen ist die Produktion von [s sbar] gegenüber B Zerfällen verstärkt. Diese Präzisionsanalyse erfordert kinematische Variablen des Anfangszustandes, welche nur in B(s) Zerfällen verfügbar sind und nicht im Kontinuum. Die Rekonstruktionseffizienz für pi0 Nachweis ist um einen Faktor ~100-1000 höher als an LHCb.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen