Фазовый сдвиг в распаде ψ(2S) на протон-антипротон экспресс
Когда частица ψ(2S) распадается на протон и антипротон, два разных механизма работают одновременно: сильное взаимодействие, как клей, удерживающий кварки, и электромагнитное, как свет, отталкивающий заряды. Их вклады складываются с определённым сдвигом по фазе. Этот сдвиг похож на встречу двух волн от брошенных в пруд камней: если гребень одной совпадает с впадиной другой, они гасят друг друга, а если гребень с гребнем — усиливают. Фазовый сдвиг определяет, насколько сильно интерферируют эти два процесса.
В эксперименте BESIII на электрон-позитронном коллайдере в Пекине набрали данные при энергиях столкновений от 3.58 до 3.71 ГэВ — как раз вокруг массы ψ(2S). Измерили, как часто рождаются пары протон-антипротон, и по форме этой зависимости, резонансной кривой, извлекли относительную фазу: 105.9° или −105.3°. Две возможности возникают из-за симметрии — как если бы циферблат можно было повернуть на угол в одну или другую сторону и получить одинаковую картину.
Раньше таких данных в этой области энергий не было, и теперь пробел впервые заполнен. Полученные значения фазы согласуются с измерениями в других каналах распада ψ(2S) и с результатами BaBar, что подтверждает гипотезу об универсальности фазы — то есть один и тот же сдвиг работает для разных конечных состояний. Это важно для понимания того, как сильное взаимодействие переходит в электромагнитное на масштабах адронов.
Получены также две оценки вероятности распада ψ(2S) на протон-антипротон: (3.21±0.13)×10⁻⁴ и (3.47±0.19)×10⁻⁴. Это означает, что из примерно десяти тысяч ψ(2S)-мезонов только три или четыре распадутся на протон-антипротон. Такая редкость делает измерение особенно ценным: оно требует высокой статистики и точного контроля фона.
Этот результат — ещё один шаг к пониманию того, как кварки и глюоны организуются в адроны и как разные фундаментальные взаимодействия сосуществуют в одном процессе. Фазовый сдвиг между сильным и электромагнитным вкладами — не просто число, а окно в динамику сильного взаимодействия на расстояниях порядка размера протона.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2608.15074v1
This paper uses the data corresponding to an integrated luminosity of $$495$$~pb$$^{-1}$$ in the center-of-mass energy region from 3.58~GeV to 3.71~GeV to study the relative phase between strong and electromagnetic amplitudes in the $$\psi(2S)\to p\bar{p}$$ decay. The cross sections and the effective form factors around $$\psi(2S)$$ of proton-antiproton pairs are presented thereby filling the gap in the experimental results around the $$\psi(2S)$$ resonance for the first time, and the results are consistent with the previous BESIII and BaBar results. The relative phase is extracted from the cross-section line shape as $$\Phi_{g,\gamma}=(105.9\pm9.4)^\circ$$ or $$\Phi_{g,\gamma}=(-105.3\pm9.1)^\circ$$. Correspondingly, two solutions for the $$\psi(2S)\to p\bar{p}$$ branching fractions are obtained as $$\mathcal{B}=(3.21\pm0.13)\times10^{-4}$$ and $$\mathcal{B}=(3.47\pm0.19)\times10^{-4}$$. These results support the universality of the phase and provide new insights into its underlying mechanism.
Фазовый сдвиг между сильной и электромагнитной амплитудами в распадах ψ(2S) оказался близок к 106°, что почти совпадает со значением, измеренным ранее для J/ψ — более лёгкого «брата» ψ(2S). Это указывает на общий механизм, не зависящий от массы резонанса.