Цикл работ по прецизионному измерению сечений рождения адронов в электрон-позитронной аннигиляции прямым методом в экспериментах КМД-3 и СНД на коллайдере ВЭПП-2000 и КЕДР на коллайдере ВЭПП-4М и методом радиационного возврата в эксперименте BABAR (SLAC, США)

Институт ядерной физики СО РАН

Авторы:  Участники коллабораций КЕДР, КМД-3 и СНД.

В период с 2013 по 2020 годы физиками ИЯФ СО РАН в экспериментах c детекторами СНД и КМД-3 на e+e- коллайдере ВЭПП-2000 и в рамках международной коллаборации BaBar (SLAC, США) были измерены сечения 30 процессов е+e- — аннигиляции в адроны. Измерения СНД И КМД-3 были сделаны прямым сканированием изучаемой энергетической области, а измерения BaBar — методом радиационного возврата. Некоторые сечения измерены в двух или даже во всех трех экспериментах. полученные данные хорошо согласуются с друг другом. В результате измерений СНД, КМД-3 и BaBar удалось существенно, в разы, улучшить точность полного адронного сечения в области энергии 1-2 ГэВ, где оно вычисляется как сумма эксклюзивных сечений.  В диапазоне энерг ии в системе центра масс от 1.84 до 3.72 ГэВ в  эксперименте КЕДР на коллайдере ВЭПП-4М проведено прецизионное измерение отношения сечений электрон-позитронной аннигиляции в адроны и мюоны (R) в двадцати двух точках в диапазоне энергии в системе центра масс от 1.84 до 3.72 ГэВ. Ниже 3.08 ГэВ точность измерения лучше 3.9%, а выше – 2.6%, при систематических неопределённостях 2.4% и 1.9% соответственно. В настоящее время это наиболее точное измерение величины R для данной области энергии.

Совокупность перечисленных результатов играет важную роль для вычисления в рамках  Стандартной модели бегущей константы электромагнитных взаимодействий и аномального магнитного мюона.

 

Отношение сечений электрон-позитронной аннигиляции в адроны и мюоны (R). На левом рисунке красным цветом отмечена величина R по сумме эксклюзивных сечений в диапазоне энергий от 1.0 до 2.0 ГэВ. На правом рисунке приведены результаты измерения R в диапазоне энергий от 1.75 до 3.72 ГэВ.

 Публикации:

  1. V. V. Anashin et al. [KEDR Collab.], Measurement of Ruds and R between 3.12 and 3.72 GeV at the KEDR detector. Phys. Lett. B 753, 533 (2016)
  2. V.V. Anashin et al. [KEDR Collab.], Measurement of R between 1.84 and 3.05 GeV at the KEDR detector. Phys. Lett. B 770, 174 (2017).
  3. V.V. Anashin et al. [KEDR Collab.], Measurement of Ruds and R between 3.12 and 3.72 GeV at the KEDR detector. Phys. Lett. B 788, 42 (2019).
  4. V.L.Ivanov et al., Study of the process e+e- -> K+K-eta with the CMD-3 detector at the VEPP-2000 collider, Phys. Lett. B798 (2019), 134946
  5. R.R.Akhmetshin et al., Study of the process e+e- -> 3(pi+pi-)pi0 in the C.M. Energy range 1.6–2.0 GeV with the CMD-3 detector, Phys. Lett. B792 (2019), 419-423
  6. R.R.Akhmetshin et al., Observation of a fine structure in e+e- -> hadrons production at the nucleon-antinucleon threshold, Phys. Lett. B794 (2019), 64-68
  7. E.A.Kozyrev et al., Study of the process e+e- -> K+K- in the center-of-mass energy range 1010–1060 MeV with the CMD-3 detector, Phys. Lett. B779 (2018), 64-71
  8. R.R.Akhmetshin et al., Study of the process e+e- -> pi+pi-pi0eta in the c.m. energy range 1394-2005 MeV with the CMD-3 detector, Phys. Lett. B773 (2017), 150-158
  9. R.R.Akhmetshin et al., Study of the process e+e–> pi+pi-pi+pi- in the c.m. energy range 920-1060 MeV with the CMD-3 detector, Phys. Lett. B768 (2017), 345-350
  10. E.A.Kozyrev et al., Study of the process e+ e- -> K0_SK0_L in the center-of-mass energy range 1004–1060 MeV with the CMD-3 detector at the VEPP-2000 e+ e- collider, Phys. Lett. B760 (2016), 314-319
  11. D.N.Shemyakin et al., Measurement of the e+e- -> K+K-pi+pi- cross section with the CMD-3 detector at the VEPP-2000 collider, Phys. Lett. B756 (2016), 153-160R.R.Akhmetshin et al., Study of the process e+e–> p\barp in the c.m. energy range from threshold to 2 GeV with the CMD-3 detector, Phys. Lett. B759 (2016), 634-640
  12. R.R.Akhmetshin et al., Study of the process e+e–> 3(pi+pi-) in the c.m.energy range 1.5–2.0 GeV with the cmd-3 detector, Phys. Lett. B723 (2013), 82-89
  13. R.R.Akhmetshin et al., Study of the process e+ e–> K_S0 K_S0 pi+pi- in the c.m. energy range 1.6-2.0 GeV with the CMD-3 detector, Phys. Lett. B804 (2020), 135380
  14. S.S.Gribanov et al., Measurement of the e+e- -> etapi+pi- cross section with the CMD-3 detector at the VEPP-2000 collider, JHEP01 (2020), 112
  15. J. P. Lees et al. (BABAR Collaboration), Study of the reactions e+e−→π+π−π0π0π0γ and π+π−π0π0ηγ at center-of-mass energies from threshold to 4.35 GeV using initial-state radiation. Phys. Rev. D 98, 112015 (2018)
  16. J. P. Lees et al. (BABAR Collaboration), Study of the process e+e−→π+π−η using initial state radiation. Phys. Rev. D 97, 052007 (2018)
  17. J. P. Lees et al. BABAR Collaboration), Measurement of the e+e−→π+π−π0π0 cross section using initial-state radiation at BaBar. Phys. Rev. D 96, 092009 (2017).
  18. J. P. Lees et al. BABAR Collaboration), Measurement of the e+e−→K0SK±π∓π0 and K0SK±π∓η cross sections using initial-state radiation. Phys. Rev. D 95, 092005 (2017).
  19. J. P. Lees et al. BABAR Collaboration), Cross sections for the reactions e+e−→K0SK0Lπ0, K0SK0Lη, and K0SK0Lπ0π0 from events with initial-state radiation. Phys. Rev. D 95, 052001 (2017).
  20. J. P. Lees et al. BABAR Collaboration), Cross sections for the reactions e+e−→K0SK0L, K0SK0Lπ+π−, K0SK0Sπ+π−, and K0SK0SK+K− from events with initial-state radiation. Phys. Rev. D 89, 092002 (2014).
  21. J. P. Lees et al. BABAR Collaboration), Precision Measurement of the e+e- –> K+K-(gamma) Cross Section with the Initial-State Radiation Method at BaBar. Phys. Rev. D 88, 032013 (2013).
  22. J. P. Lees et al. BABAR Collaboration), Study of e+e- –> p anti-p via initial-state radiation at BABAR. Phys. Rev. D 87, 092005 (2013).
  23. M.N. Achasov et al. (SND Collaboration), Measurement of the e+e−→K+K−π0 cross section with the SND detector. arXiv:2007.04527 [hep-ex], accepted to Eur. Phys. J. C.
  24. M.N. Achasov et al. (SND Collaboration), M.N. Achasov et al., Study of dynamics of the process e+e→ π+ππ0 in the energy range 1.15-2.00 GeV. Eur. Phys. J. C 80, 993 (2020).
  25. M.N. Achasov et al. (SND Collaboration), Study of the process e+e→ ηπ0 in the energy range sqrt(s)=1.05-2.00 GeV with the SND detector. Eur. Phys. J. C 80, 1008 (2020).
  26. M.N. Achasov et al. (SND Collaboration), Measurement of the e+eπ+ππ0η cross section below √s = 2 GeV. Phys. Rev. D 99, 112004 (2019).
  27. M.N. Achasov et al. (SND Collaboration), Measurement of the e+eπ0γ cross section in the energy range 1.075-2 GeV at SND. Phys. Rev. D 98, 112001 (2018).
  28. M.N. Achasov et al. (SND Collaboration), Measurement of the e+e− → ηπ+π− section with the SND detector at the VEPP-2000 collider. Phys. Rev. D 97. 012008 (2018).
  29. M.N. Achasov et al. (SND Collaboration), Measurement of the e+eKSKLπ0 cross section in the energy range s=1.3 − 2.0 GeV. Phys. Rev. D 97, 032011 (2018).
  30. M.N. Achasov et al. (SND Collaboration), Measurement of the e+e− -> eta K+K− Cross Section by Means of the SND Detector. Phys. Atom. Nucl. 81, 205 (2018).
  31. M.N. Achasov et al. (SND Collaboration), Updated measurement of the e+eωπ0 π0π0γ cross section with the SND detector. Phys. Rev. D 94, 112001 (2016).
  32. M.N. Achasov et al. (SND Collaboration), Measurement of the e+eK+Kcross section in the energy range s=1.05 − 2.0 GeV. Phys. Rev. D 94, 112006 (2016).
  33. M.N. Achasov et al. (SND Collaboration), Study of the process e+eωηπ0 in the energy range sqrt(s) < 2.0 GeV with the SND detector. Phys. Rev. D 94, 032010 (2016).
  34. M.N. Achasov et al. (SND Collaboration), Study of the process e+eηγ in the centerof-mass energy range 1.07–2.00 GeV. Phys. Rev. D 90, 032002 (2014).
  35. M.N. Achasov et al. (SND Collaboration), Study of the process e+e−→n anti-n at the VEPP-2000 e+e− collider with the SND detector. Phys. Rev. D 90, 112007 (2014).

 

Проект РНФ 14-50-00080.

Тема № 15.2.2 Изучение процессов рождения и распадов адронов на встречных электрон-позитронных пучках с детектором КМД-3

Тема № 15.2.3 Исследования электромагнитной структуры легких адронов и ядер