COMPASS 上的轻夸克共振

COMPASS 能谱学项目的主要目标是利用衍射分解反应探索质量范围低于约 $2\,\text{GeV}/c^2$ 的轻介子谱。我们的旗舰道是反应 $\pi^- + p \to \pi^-\pi^-\pi^+ + p_\text{recoil}$ 中三个带电 π 介子的产生，对此 COMPASS 使用 $190\,\text{GeV}/c$ 的 $\pi^-$ 束流获取了迄今世界上最大的约 $50\,\text{M}$ exclusive 事件数据集。为提取出现在 $\pi^-\pi^-\pi^+$ 系统中的 $\pi_J$ 与 $a_J$ 共振的参数，我们进行了迄今最全面的共振模型拟合，使用 Breit-Wigner 参数化。该方法结合我们数据的高统计精度使我们能研究基态与激发态。我们在 $\rho(770)\pi G$ 与 $f_2(1270)\pi F$ 衰变中研究 $a_4(2040)$ 共振。除基态共振 $a_1(1260)$ 外，我们发现了 $a_1(1640)$ 存在的证据。我们还通过同时使用三个 $\pi_2$ 共振（$\pi_2(1670)$、$\pi_2(1880)$ 与 $\pi_2(2005)$）描述四个 $J^{PC}=2^{-+}$ 波来研究 $\pi_2$ 态的谱。使用一种新颖的分析方法，即在束流 π 介子与靶质子之间平方四动量转移 $t'$ 的窄 bin 中同时执行共振模型拟合，使我们能研究模型中包含的共振与非共振分量的 $t'$ 依赖性。我们观察到，对于多数分波，非共振分量相比共振显示出更陡的 $t'$ 谱，且多数共振的 $t'$ 谱随共振质量增大而变平缓。我们还研究了共振分量间相对相位的 $t'$ 依赖性。我们观测到的模式与这些态的共通产生机制一致。