[論文レビュー] A phenomenological model for radiative corrections in exclusive semileptonic B-meson decays to (pseudo)scalar final state mesons

F. U. Bernlochner, Heiko Lacker|arXiv (Cornell University)|Mar 8, 2010

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 31被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、$B\to D\,l\nu$、$B\to\pi\,l\nu$、$B\to D_0^*\,l\nu$ などの (準)スカラー最終状態への排他的半レプトン的B中間子崩壊における次-leadingオーダーの電磁的放射修正を、現象論的モンテカルロモデルとして提示する。低エネルギー有効アプローチを用い、構造依存修正を含むことで微分的および全崩壊断面積を計算し、ソフト光子近似を超えた $|V_{\text{cb}}|$ および $|V_{\text{ub}}|$ 抽出におけるアイソスピン破れ寄与の推定と、より良い受容率スタディを実現する。

ABSTRACT

Next-to-leading order corrections are an important aspect in the extraction of the Cabibbo- Kobayashi-Maskawa matrix elements $|V_{ ext{cb}}|$ and $|V_{ ext{ub}}|$ at $B$-factory experiments: virtual and real photons couple to all charged particles of the decay, alter the resulting decay dynamics and enhance the total decay rate. We present a phenomenologically motivated model and a Monte-Carlo implementation to study electromagnetic radiative corrections to differential and total decay rates for semileptonic $B$-meson decays into exclusive pseudoscalar and scalar final states and apply it to $B o D \, l \, ν$ and $B o π\, l \, ν$, and $B o D_0^* \, l \, ν$ decays, respectively. We study such corrections with a phenomenological picture of point-like mesons (with some structure-dependent corrections), which is valid in the low-energy region of the photons and whose results we extrapolate over the complete phase space. The largest quantifiable uncertainty is due to the approximative matching to the Standard Model. In addition unknown structure-dependent contributions and model dependencies might have an impact on our findings.

研究の動機と目的

• 排他的半レプトン的B中間子崩壊における、CKM行列要素 $|V_{\text{cb}}|$ および $|V_{\text{ub}}|$ 抽出に影響を及ぼす次-leadingオーダーの電磁的修正を高精度で取り扱う必要に応えること。
• PHOTOSのような近似的な汎用アルゴリズムに代わる、全位相空間にわたって有効なモデルベースのモンテカルロジェネレータを提供すること。
• ソフト光子極限を超えた未知のアイソスピン破れ寄与が全崩壊断面積増幅に与える影響を推定すること。
• Bファクトリー実験における受容率および効率スタディをより正確に実施できるように、現実的な光子放出効果をモデル化すること。

提案手法

• モデルは、低エネルギー領域の光子領域で有効な点的中間子と構造依存修正に基づく現象論的アプローチを採用する。
• 放射的ハドロン的カレントを木構造項と補正項に分解し、$K_{l3}$ 崩壊の形式的フレームワークを模倣する。
• 仮想1ループ補正は、既知のパートンレベル結果に一致させ、形式因子は Isgur-Wise 関数および極質量を用いてパラメータ化する。
• 微分的崩壊断面積は、1ループテンソル積分をスカラー積分に還元する Passarino-Veltman の還元法を用いて計算する。
• モデルはモンテカルロジェネレータとして実装され、全位相空間にわたる光子スペクトルおよび崩壊運動学をシミュレートする。
• アイソスピン破れ補正は、形式因子パラメータ化を用いて $B\to D_0^*$ と $B\to D$ 崩壊の寄与を比較することで推定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ソフト光子極限を超えた放射修正が、排他的半レプトン的 $B$ 中間子崩壊における微分的および全崩壊断面積にどのように影響を与えるか？
• RQ2 構造依存項およびアイソスピン破れ寄与は、一次近似予測と比較して全崩壊断面積増幅にどの程度寄与するか？
• RQ3 現象論的モデルは、全位相空間にわたって $B\to D\,l\nu$、$B\to\pi\,l\nu$、$B\to D_0^*\,l\nu$ 崩壊における光子放出を正確に記述できるか？
• RQ4 モデルの予測は、特に角度分布において実験的光子スペクトルとどの程度一致するか？

主な発見

• モデルは、全位相空間にわたって有効な、排他的半レプトン的 $B$ 中間子崩壊における放射修正のモンテカルロジェネレータを提供する。低エネルギー領域での挙動から外挿された結果が得られる。
• 最も顕著な定量的不確実性は、標準模型への近似的一致、特に仮想補正領域におけるものである。
• アイソスピン破れ寄与による全崩壊断面積増幅は小さいが、無視できないと推定され、既知のパートンレベル結果を補正すると予測される。
• モデルの $B\to D_0^*$ 崩壊におけるハドロン的カレントの予測には、$\zeta(w)$ および $\zeta_1(w)$ を用いてパラメータ化された軸性ベクトル形式因子 $g_{\pm}(w)$ が含まれ、$\zeta_1$ は $\bar{\Lambda}\zeta(w)$ として近似される。
• 形式因子の勾配 $\zeta'$ は $-1.0$ に設定され、前回のフィットから得られた極質量 $\bar{\Lambda} = 0.4\,\text{GeV}/c^2$、$\bar{\Lambda}^* = 0.75\,\text{GeV}/c^2$ が採用される。
• モデルの角度的光子分布は、$K_{l3}$ 崩壊でのKLORの成功に従い、PHOTOSよりも実験データとより良く一致すると予想されるが、ここでは直接の検証は行われていない。