Методика измерения переходного электромагнитного форм-фактора в конверсионном распаде ω → π⁰e⁺e^– на детекторе КМД-3

Представлена усовершенствованная методика измерения переходного электромагнитного форм-фактора в конверсионном распаде ω → π0e+e– с использованием данных, накопленных детектором КМД-3 на e + e –-коллайдере ВЭПП-2000. Ключевое нововведение метода заключается в применении метода кинематической реконструкции в рамках двух различных гипотез: для сигнального канала (ω → π0e+e–) и основного фонового процесса (ω → π+π–π0). Данный подход позволяет эффективно подавлять фон от 3π событий, практически полностью его устраняя, а также приводит к существенному сужению распределения инвариантной массы двух фотонов от распада π⁰ в сигнальных событиях. Более узкий пик массы π⁰ значительно улучшает разделение сигнала от оставшегося квантово-электродинамического фона (e+e– → e+e–γγ). Для демонстрации эффективности методика была применена к части данных с интегральной светимостью 13 pb⁻¹, накопленной в области массы ω-мезона. Проведенный анализ свидетельствует о существенном повышении точности измерения форм-фактора F(q). Разработанная методика позволяет рассчитывать на более точное определение параметра наклона форм-фактора Λ ω−2 после применения к полному массиву данных с интегральной светимостью около 50 pb⁻¹.

1. Landsberg L. G. Electromagnetic leptonic decays and structure of light mesons. Soviet Physics Uspekhi, 1985, vol. 28, art. ID 435. https://doi.org/10.1070/pu1985v028n06abeh003830

2. Dzhelyadin R. I., Golovkin S. V., Konstantinov A. S., Konstantinov V. F., Kubarovski V. P., Landsberg L. G., Mu­ khin V. A. [et al.]. Study of the electromagnetic transition form-factor in ω → π0μ+μ– decay. Physics Letters B, 1981, vol. 102, no. 4, pp. 296–298. https://doi.org/10.1016/0370-2693(81)90879-0

3. Arnaldi R., Banicz K., Borer K., Castor J., Chaurand B., Chen W., Cicalò C. [et al.] (NA60 Collaboration). Precision study of the η → μ+μ–γ and ω → μ+μ–π0 electromagnetic transition form-factors and of the ρ → μ+μ– line shape in NA60. Physics Letters B, 2016, vol. 757, pp. 437–444. https://doi.org/10.1016/j.physletb.2016.04.013

4. Adlarson P., Afzal F., Aguar-Bartolomé P., Ahmed Z., Annand J. R. M., Arends H. J., Bantawa K. [et al.]. Measurement of the ω → π0e+e– and η → e+e–γ Dalitz decays with the A2 setup at the Mainz Microtron. Physical Review C, 2017, vol. 95, art. ID 035208. https://doi.org/10.1103/physrevc.95.035208

5. Timoshenko M. V., Borin V. M., Zharinov Yu. M., Zemlyansky I. M., Kasaev A. S., Karpov G. V., Kirpotin A. N. [et al.]. Status of Vepp-2000 BINP Electron–Positron Collider. Physics of Particles and Nuclei Letters, 2020, vol. 17, pp. 419– 424. https://doi.org/10.1134/s1547477120040457

6. Khazin B. I. Physics and Detectors for VEPP-2000. Nuclear Physics B – Proceedings Supplements, 2008, vol. 181–182, pp. 376–380. https://doi.org/10.1016/j.nuclphysbps.2008.09.068

7. Grigoriev D. N., Vasilevskaya D. S., Ivanov V. L., Kazanin V. F., Kutsenko B. D., Shoukovy D. V. Preliminary result of studying the transition electromagnetic form factor in the conversion decay ω → π0e+e– on the CMD-3 detector. Physics of Particles and Nuclei, 2025, vol. 56, pp. 736–742. https://doi.org/10.1134/s1063779624702216

8. Ivanov V. L., Fedotovich G. V., Akhmetshin R. R., Amirkhanov A. N., Anisenkov A. V., Aulchenko V. M., Bashto­ voy N. S. [et al.] (CMD-3 Collaboration). Charged particle identification with the liquid xenon calorimeter of the CMD-3 detector. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 2021, vol. 1015, art. ID 165761. https://doi.org/10.1016/j.nima.2021.165761

9. Amirkhanov A. N., Anisenkov A. V., Aulchenko V. M., Akhmetshin R. R., Bashtovoy N. S., Berkaev D. E., Bon­ dar A. E. [et al.]. The first measurement of the conversion decay of the omega meson into a neutral pion and an electron-po­ sitron pair at the CMD-3 detector. Vestsі Natsyyanalʼnai akademіі navuk Belarusі. Seryya fіzіka-matematychnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physics and Mathematics series, 2024, vol. 60, no. 1, pp. 52–71 (in Russian). https://doi.org/10.29235/1561-2430-2024-60-1-52-71

10. Gribanov S. S., Popov A. S. Kinematic and vertex fitting package for the CMD-3 experiment. Journal of Instru­ mentation, 2024, vol. 18, art. ID P05030. https://doi.org/10.1088/1748-0221/18/05/p05030