$\Upsilon(nS)\to \eta_b+\gamma$ 辐射衰变的研究

本文通过$\Upsilon(nS)\to \eta_b+\gamma$的辐射衰变，研究了底偶素家族中自旋单态$\eta_b$的特性。衰变宽度的理论估计采用光前夸克模型（LFQM）进行。近期CLEO和BaBar合作组测量了$\mathcal{B}(\Upsilon(3S)\to\gamma\eta_b)$和$\eta_b$的质量。根据这些数据，我们确定了$\Upsilon(nS)\to \eta_b+\gamma$计算中的相关输入参数。特别关注$\Upsilon(5S)\to \eta_b+\gamma$的跃迁。BELLE数据显示，$\Upsilon(5S)\to \Upsilon(2S,1S)+\pi\pi$的宽度比$\Upsilon(4S)\to \Upsilon(2S,1S)+\pi\pi$大两个数量级，因此提出了一些理论解释。其中，非弹性末态相互作用（IFSI）$\Upsilon(5S)\to B\bar B\to \Upsilon(1S)+\pi\pi$可能是一种自然的解释。如果是这样，类似的机制也适用于$\Upsilon(5S)\to B^{(*)}\bar B^{(*)}\to \eta_b+\gamma$，精确测量将有助于检验$\Upsilon(5S)$是否具有奇异成分。我们在LFQM中的计算表明，与$\Upsilon(mS)\to\eta_b+\gamma (m=1,2,3,4)$相比，直接过程$\Upsilon(5S)\to\eta_b+\gamma$的速率并无异常，因此如果IFSI确实适用，$\Upsilon(5S)\to\eta_b+\gamma$的速率应比其他过程大几个数量级。