Spin correlations in polarizations of P-wave charmonia χcJ and impact on J/ψ polarization

被引：27

作者：

Shao, Hua-Sheng ^{[1
,2
]}

Chao, Kuang-Ta ^{[1
,2
,3
,4
]}

机构：

[1] Peking Univ, Dept Phys, Beijing 100871, Peoples R China

[2] Peking Univ, State Key Lab Nucl Phys & Technol, Beijing 100871, Peoples R China

[3] Collaborat Innovat Ctr Quantum Matter, Beijing 100871, Peoples R China

[4] Peking Univ, Ctr High Energy Phys, Beijing 100871, Peoples R China

来源：

PHYSICAL REVIEW D | 2014年 / 90卷 / 01期

基金：

中国国家自然科学基金;

关键词：

P(P)OVER-BAR COLLISIONS; PHASE-SPACE; QUARKONIUM; GENERATOR; MATRIX; HELAC;

D O I：

10.1103/PhysRevD.90.014002

中图分类号：

P1 [天文学];

学科分类号：

0704 ;

摘要：

Based on a general form of the effective vertex functions for the decays of P-wave charmonia chi(cJ), angular distribution formulas for the subsequent decays chi(cJ) -> J/psi gamma and J/psi -> mu(+)mu(-) are derived. The formulas are the same as those obtained in a different approach in the literature. Our formulas are expressed in a more general form, including parity violation effects and the full angular dependence of J/psi and muon in the cascade decay chi(cJ) -> J/psi gamma -> mu(+)mu(-)gamma. The chi(cJ) polarization observables are expressed in terms of rational functions of the spin density matrix elements of chi(cJ) production. Generalized rotation-invariant relations for arbitrary integer-spin particles are also derived and their expressions in terms of observable angular distribution parameters are given in the chi(c1) and chi(c2). To complement our previous direct-J/psi. polarization result, we also discuss the impact on the observable prompt-J/psi polarization. As an illustrative application of our angular distribution formulas, we present the angular distributions in terms of the tree-level spin density matrix elements of chi(c1) and chi(c2) production in several different frames at the Large Hadron Collider. Moreover, a reweighting method is also proposed to determine the entire set of the production spin density matrix elements of the chi(c2), some of which disappear or are suppressed for vanishing higher-order multipole effects making the complete extraction difficult experimentally.

引用

页数：23

共 51 条

[1] Measurement of the differential cross-sections of inclusive, prompt and non-prompt J/ψ production in proton-proton collisions at √s=7 TeV [J].

Aad, G. ;

Abbott, B. ;

Abdallah, J. ;

Abdelalim, A. A. ;

Abdesselam, A. ;

Abdinov, O. ;

Abi, B. ;

Abolins, M. ;

Abramowicz, H. ;

Abreu, H. ;

Acerbi, E. ;

Acharya, B. S. ;

Adams, D. L. ;

Addy, T. N. ;

Adelman, J. ;

Aderholz, M. ;

Adomeit, S. ;

Adragna, P. ;

Adye, T. ;

Aefsky, S. ;

Aguilar-Saavedra, J. A. ;

Aharrouche, M. ;

Ahlen, S. P. ;

Ahles, F. ;

Ahmad, A. ;

Ahsan, M. ;

Aielli, G. ;

Akdogan, T. ;

Akesson, T. P. A. ;

Akimoto, G. ;

Akimov, A. V. ;

Akiyama, A. ;

Alam, M. S. ;

Alam, M. A. ;

Albrand, S. ;

Aleksa, M. ;

Aleksandrov, I. N. ;

Aleppo, M. ;

Alessandria, F. ;

Alexa, C. ;

Alexander, G. ;

Alexandre, G. ;

Alexopoulos, T. ;

Alhroob, M. ;

Aliev, M. ;

Alimonti, G. ;

Alison, J. ;

Aliyev, M. ;

Allport, P. P. ;

Allwood-Spiers, S. E. .

NUCLEAR PHYSICS B, 2011, 850 (03) :387-444

[2] Measurement of the cross-section ratio σ(χc2)/σ(χc1) for prompt χc production at √s=7 TeV LHCb Collaboration [J].

Aaij, R. ;

Abelian Beteta, C. ;

Adeva, B. ;

Adinolfi, M. ;

Adrover, C. ;

Affolder, A. ;

Ajaltouni, Z. ;

Albrecht, J. ;

Alessio, F. ;

Alexander, M. ;

Alkhazov, G. ;

Alvarez Cartelle, P. ;

Alves, A. A., Jr. ;

Amato, S. ;

Amhis, Y. ;

Anderson, J. ;

Appleby, R. B. ;

Gutierrez, O. Aquines ;

Archilli, F. ;

Arrabito, L. ;

Artamonov, A. ;

Artuso, M. ;

Aslanides, E. ;

Auriemma, G. ;

Bachmann, S. ;

Back, J. J. ;

Bailey, D. S. ;

Balagura, V. ;

Baldini, W. ;

Barlow, R. J. ;

Barschel, C. ;

Barsuk, S. ;

Barter, W. ;

Bates, A. ;

Bauer, C. ;

Bauer, Th. ;

Bay, A. ;

Bediaga, I. ;

Belogurov, S. ;

Belous, K. ;

Belyaev, I. ;

Ben-Haim, E. ;

Benayoun, M. ;

Bencivenni, G. ;

Benson, S. ;

Benton, J. ;

Bernet, R. ;

Bettler, M. -O. ;

van Beuzekom, M. ;

Bien, A. .

PHYSICS LETTERS B, 2012, 714 (2-5) :215-223

[3] Production of J/psi mesons from chi(c) meson decays in p(p)over-bar collisions at root s=1.8 TeV [J].

Abe, F ;

Akimoto, H ;

Akopian, A ;

Albrow, MG ;

Amendolia, SR ;

Amidei, D ;

Antos, J ;

Aota, S ;

Apollinari, G ;

Asakawa, T ;

Ashmanskas, W ;

Atac, M ;

Azfar, F ;

AzziBacchetta, P ;

Bacchetta, N ;

Badgett, W ;

Bagdasarov, S ;

Bailey, MW ;

Bao, J ;

deBarbaro, P ;

BarbaroGaltieri, A ;

Barnes, VE ;

Barnett, BA ;

Barone, M ;

Barzi, E ;

Bauer, G ;

Baumann, T ;

Bedeschi, F ;

Behrends, S ;

Belforte, S ;

Bellettini, G ;

Bellinger, J ;

Benjamin, D ;

Benlloch, J ;

Bensinger, J ;

Benton, D ;

Beretvas, A ;

Berge, JP ;

Berryhill, J ;

Bertolucci, S ;

Bevensee, B ;

Bhatti, A ;

Biery, K ;

Binkley, M ;

Bisello, D ;

Blair, RE ;

Blocker, C ;

Bodek, A ;

Bokhari, W ;

Bolognesi, V .

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[4] Polarizations of J/ψ and ψ(2S) mesons produced in p(p)over-bar collisins at √s-1.96 TeV [J].

Abulencia, A. ;

Adelman, J. ;

Affolder, T. ;

Akimoto, T. ;

Albrow, M. G. ;

Amerio, S. ;

Amidei, D. ;

Anastassov, A. ;

Anikeev, K. ;

Annovi, A. ;

Antos, J. ;

Aoki, M. ;

Apollinari, G. ;

Arisawa, T. ;

Artikov, A. ;

Ashmanskas, W. ;

Attal, A. ;

Aurisano, A. ;

Azfar, F. ;

Azzi-Bacchetta, P. ;

Azzurri, P. ;

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Badgett, W. ;

Barbaro-Galtieri, A. ;

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Baroiant, S. ;

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Bauer, G. ;

Bedeschi, F. ;

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Binkley, M. ;

Bisello, D. ;

Bizjak, I. ;

Blair, R. E. ;

Blocker, C. ;

Blumenfeld, B. ;

Bocci, A. ;

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[5] Measurement of σχc2B(χc2→J/ψγ)/σχc1B(χc1→J/ψγ) in p(p)over-bar collisions at √s=1.96 TeV [J].

Abulencia, A. ;

Adelman, J. ;

Affolder, T. ;

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Albrow, M. G. ;

Ambrose, D. ;

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Arisawa, T. ;

Artikov, A. ;

Ashmanskas, W. ;

Attal, A. ;

Azfar, F. ;

Azzi-Bacchetta, P. ;

Azzurri, P. ;

Bacchetta, N. ;

Badgett, W. ;

Barbaro-Galtieri, A. ;

Barnes, V. E. ;

Barnett, B. A. ;

Baroiant, S. ;

Bartsch, V. ;

Bauer, G. ;

Bedeschi, F. ;

Behari, S. ;

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Bellettini, G. ;

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Belloni, A. ;

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Beringer, J. ;

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Binkley, M. ;

Bisello, D. ;

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Blocker, C. ;

Blumenfeld, B. ;

Bocci, A. ;

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[6] Measurement of J/ψ and ψ(2S) polarization in p(p)over-bar collisions at √s=1.8 TeV [J].

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Akimoto, H ;

Akopian, A ;

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Amaral, P ;

Amendolia, SR ;

Amidei, D ;

Anikeev, K ;

Antos, J ;

Apollinari, G ;

Arisawa, T ;

Asakawa, T ;

Ashmanskas, W ;

Atac, M ;

Azfar, F ;

Azzi-Bacchetta, P ;

Bacchetta, N ;

Bailey, MW ;

Bailey, S ;

de Barbaro, P ;

Barbaro-Galtieri, A ;

Barnes, VE ;

Barnett, BA ;

Barone, M ;

Bauer, G ;

Bedeschi, F ;

Belforte, S ;

Bellettini, G ;

Bellinger, J ;

Benjamin, D ;

Bensinger, J ;

Beretvas, A ;

Berge, JP ;

Berryhill, J ;

Bevensee, B ;

Bhatti, A ;

Binkley, M ;

Bisello, D ;

Blair, RE ;

Blocker, C ;

Bloom, K ;

Blumenfeld, B ;

Blusk, SR ;

Bocci, A ;

Bodek, A ;

Bokhari, W ;

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[7]

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[8] STUDY OF THE ANGULAR-DISTRIBUTION OF THE REACTION (P)OVER-BARP-]CHI-C2-]J/PSI-GAMMA-]E+E-GAMMA [J].

ARMSTRONG, TA ;

BETTONI, D ;

BHARADWAJ, V ;

BIINO, C ;

BORREANI, G ;

BROEMMELSIEK, D ;

BUZZO, A ;

CALABRESE, R ;

CECCUCCI, A ;

CESTER, R ;

CHURCH, MD ;

DALPIAZ, P ;

DALPIAZ, PF ;

DIBENEDETTO, R ;

DIMITROYANNIS, D ;

FABBRI, MG ;

FAST, JE ;

GIANOLI, A ;

GINSBURG, CM ;

GOLLWITZER, KE ;

HAHN, AA ;

HASAN, MA ;

HSUEH, SY ;

LEWIS, RA ;

LUPPI, E ;

MACRI, M ;

MAJEWSKA, AM ;

MANDELKERN, MA ;

MARCHETTO, F ;

MARINELLI, M ;

MARQUES, JL ;

MARSH, W ;

MARTINI, M ;

MASUZAWA, M ;

MENICHETTI, E ;

MIGLIORI, A ;

MUSSA, R ;

PALESTINI, S ;

PALLAVICINI, M ;

PASTRONE, N ;

PATRIGNANI, C ;

PEOPLES, J ;

PESANDO, L ;

PETRUCCI, F ;

PIA, MG ;

PORDES, S ;

RAPIDIS, PA ;

RAY, RE ;

REID, JD ;

RINAUDO, G .

PHYSICAL REVIEW D, 1993, 48 (07) :3037-3044

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Blusk, S. ;

Khalil, S. ;

Mountain, R. ;

Randrianarivony, K. ;

Skwarnicki, T. ;

Stone, S. ;

Wang, J. C. ;

Zhang, L. M. ;

Bonvicini, G. ;

Cinabro, D. ;

Lincoln, A. ;

Smith, M. J. ;

Zhou, P. ;

Zhu, J. ;

Naik, P. ;

Rademacker, J. ;

Asner, D. M. ;

Edwards, K. W. ;

Reed, J. ;

Robichaud, A. N. ;

Tatishvili, G. ;

White, E. J. ;

Briere, R. A. ;

Vogel, H. ;

Onyisi, P. U. E. ;

Rosner, J. L. ;

Alexander, J. P. ;

Cassel, D. G. ;

Ehrlich, R. ;

Fields, L. ;

Galik, R. S. ;

Gibbons, L. ;

Gray, S. W. ;

Hartill, D. L. ;

Heltsley, B. K. ;

Hunt, J. M. ;

Kreinick, D. L. ;

Kuznetsov, V. E. ;

Ledoux, J. ;

Mahlke-Krueger, H. ;

Patterson, J. R. ;

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Ryd, A. ;

Sadoff, A. J. ;

Shi, X. ;

Stroiney, S. ;

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[1] Measurement of the differential cross-sections of inclusive, prompt and non-prompt J/ψ production in proton-proton collisions at √s=7 TeV [J].

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Aleksa, M. ;

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Belogurov, S. ;

Belous, K. ;

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Benayoun, M. ;

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Ashmanskas, W ;

Atac, M ;

Azfar, F ;

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Badgett, W ;

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Bailey, MW ;

Bao, J ;

deBarbaro, P ;

BarbaroGaltieri, A ;

Barnes, VE ;

Barnett, BA ;

Barone, M ;

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Bauer, G ;

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Bedeschi, F ;

Behrends, S ;

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Bevensee, B ;

Bhatti, A ;

Biery, K ;

Binkley, M ;

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Blair, RE ;

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Bodek, A ;

Bokhari, W ;

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[4] Polarizations of J/ψ and ψ(2S) mesons produced in p(p)over-bar collisins at √s-1.96 TeV [J].

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Blumenfeld, B. ;

Bocci, A. ;

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Bellinger, J ;

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Binkley, M ;

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Bloom, K ;

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DIBENEDETTO, R ;

DIMITROYANNIS, D ;

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GIANOLI, A ;

GINSBURG, CM ;

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LEWIS, RA ;

LUPPI, E ;

MACRI, M ;

MAJEWSKA, AM ;

MANDELKERN, MA ;

MARCHETTO, F ;

MARINELLI, M ;

MARQUES, JL ;

MARSH, W ;

MARTINI, M ;

MASUZAWA, M ;

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MIGLIORI, A ;

MUSSA, R ;

PALESTINI, S ;

PALLAVICINI, M ;

PASTRONE, N ;

PATRIGNANI, C ;

PEOPLES, J ;

PESANDO, L ;

PETRUCCI, F ;

PIA, MG ;

PORDES, S ;

RAPIDIS, PA ;

RAY, RE ;

REID, JD ;

RINAUDO, G .

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Zhang, L. M. ;

Bonvicini, G. ;

Cinabro, D. ;

Lincoln, A. ;

Smith, M. J. ;

Zhou, P. ;

Zhu, J. ;

Naik, P. ;

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Reed, J. ;

Robichaud, A. N. ;

Tatishvili, G. ;

White, E. J. ;

Briere, R. A. ;

Vogel, H. ;

Onyisi, P. U. E. ;

Rosner, J. L. ;

Alexander, J. P. ;

Cassel, D. G. ;

Ehrlich, R. ;

Fields, L. ;

Galik, R. S. ;

Gibbons, L. ;

Gray, S. W. ;

Hartill, D. L. ;

Heltsley, B. K. ;

Hunt, J. M. ;

Kreinick, D. L. ;

Kuznetsov, V. E. ;

Ledoux, J. ;

Mahlke-Krueger, H. ;

Patterson, J. R. ;

Peterson, D. ;

Riley, D. ;

Ryd, A. ;

Sadoff, A. J. ;

Shi, X. ;

Stroiney, S. ;

Sun, W. M. ;

Yelton, J. .

PHYSICAL REVIEW D, 2009, 80 (11)

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