中科院近代物理研究所核理论组科研人员新近系统研究了S波底介子的隐底双pion衰变过程，提出了5S的隐底双Pion衰变过程的衰变机制，取得了系列成果。

研究发现，在这些衰变过程中，除了直接衰变过程的贡献外，还有末态相互作用的贡献以及首次提出的初态单Pion出射机制。利用这三种机制的干涉效应，能够很好地解释实验测到的双Pion不变质量谱的分布和角分布。

实验观测到的5S到1S和2S的隐底双Pion衰变过程的衰变宽度，比期望值高大约两个数量级。为了解释这种物理现象，研究人员提出，在5S的隐底双pion衰变过程中，除了直接衰变的贡献以外，末态相互作用的贡献同样非常重要。通过利用这两种贡献的干涉效应，研究人员拟合了5S到1S的隐底双Pion衰变过程的双Pion不变质量谱的分布和角分布，拟合结果与实验测量结果基本一致（如图1所示）。对5S到2S的隐底双Pion衰变过程，研究人员拟合得到的双Pion不变质量谱的分布与实验结果相符合，但是角分布却与实验结果完全相反（如图2所示）。

最近，Belle实验组在研究5S到低激发的S波和P波隐底双pion衰变过程时，通过低激发的S波和P波与Pion的不变质量谱，发现了两个峰结构。根据他们的质量，分别命名为Zb（10610）和Zb（10650）。近物所研究人员在仔细研究Belle的实验结果后，认为在5S到2S的隐底双Pion衰变过程中，通过Zb（10610）和Zb（10650）的级联衰变过程应该同样会有贡献。加入这种级联衰变的贡献后，理论计算能够同时很好地拟合双Pion不变质量谱的分布、2S和Pion不变质量谱的分布以及角分布（如图（3）所示）。该理论计算为Zb（10610）和Zb（10650）这两个峰结构的存在提供了另外的证据。

对于Belle实验组观测到的Zb（10610）和Zb（10650）这两个奇特的结果，近物所科研人员在仔细研究5S的衰变行为后，首次提出在5S的隐底双Pion衰变过程中，存在一种新的衰变机制，即初态单Pion出射机制，其唯像描述如图（4）所示。通过这种新的衰变机制计算得到的低激发的S波或P波和Pion的不变质量谱分布出现了峰结构，与实验上测到的峰结构完全对应（如图（5）所示）。

如果初态单Pion出射机制是一种普适的机制，那么类似的衰变过程中应该观测到同样的峰结构。科研人员将这种新的衰变机制推广应用到Υ（11020）以及高激发的璨偶素或者类璨偶素的衰变过程中，同样预言了一些类似的峰结构，与CLEO-c实验组初步测量的结果相一致，并得到Belle实验组相关测量的进一步验证。

这项研究的系列成果分别发表在：Physical Review D84 034032(2011)；Physical Review D84 074006(2011)；Physical Review D84 074016(2011)；Physical Review D84 074032(2011)；Physical Review D84 094003(2011)。

文章链接：

http://prd.aps.org/abstract/PRD/v84/i9/e094003

http://prd.aps.org/abstract/PRD/v84/i7/e074032

http://prd.aps.org/abstract/PRD/v84/i7/e074016

http://prd.aps.org/abstract/PRD/v84/i7/e074006

http://prd.aps.org/abstract/PRD/v84/i3/e034032

图1. 对γ(5S)→γ(1S)π⁺π^-过程双Pion不变质量谱和角分布的拟合。

图2. 对γ(5S)→γ(2S)π⁺π^-过程双Pion不变质量谱和角分布的拟合。

图3. 在考虑了通过Zb（10610）和Zb（10650）的级联衰变过程后， 对γ(5S)→γ(2S)π⁺π^-过程双Pion不变质量谱、γ(2S)π的不变质量谱和角分布的拟合。

图4. 初态单Pion出射机制的唯像描述。左图为夸克层次上的描述，右图为强子层次上的描述。

图5. 在初态单Pion出射机制下计算得到的γ(5S)→γ(nS)π⁺π^-（n=1,2,3）的γ(nS)π⁺的不变质量谱。