[論文レビュー] A survey of heavy-antiheavy hadronic molecules

Xiang-Kun Dong, Feng-Kun Guo+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 4, 2021

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions参考文献 4被引用数 129

ひとこと要約

この論文は、vector-meson exchange–saturated contact interactionsを用いて on-shell Bethe-Salpeter equation を解くことにより、S波およびP波の重・反重ハドロン分子状態のスペクトルを系統的に予測し、スペクトルへ適合するいくつかの既知の近閾構造を含む、229個の予測状態を見出す。

ABSTRACT

Many efforts have been made to reveal the nature of the overabundant resonant structures observed by the worldwide experiments in the last two decades. Hadronic molecules attract special attention because many of these seemingly unconventional resonances are located close to the threshold of a pair of hadrons. To give an overall feature of the spectrum of hadronic molecules composed of a pair of heavy-antiheavy hadrons, namely, which pairs are possible to form molecular states, we take charmed hadrons for example to investigate the interaction between them and search for poles by solving the Bethe-Salpeter equation. We consider all possible combinations of hadron pairs of the $S$-wave singly-charmed mesons and baryons as well as the narrow $P$-wave charmed mesons. The interactions, which are assumed to be meson-exchange saturated, are described by constant contact terms which are resummed to generate poles. It turns out that if a system is attractive near threshold by the light meson exchange, there is a pole close to threshold corresponding to a bound state or a virtual state, depending on the strength of interaction and the cutoff. In total, 229 molecular states are predicted. The observed near-threshold structures with hidden-charm, like the famous $X(3872)$ and $P_c$ states, fit into the spectrum we obtain. We also highlight a $Λ_c\bar Λ_c$ bound state that has a pole consistent with the cross section of the $e^+e^- oΛ_c\bar Λ_c$ precisely measured by the BESIII Collaboration.

研究の動機と目的

• 重-反重ペアから構成されるエキゾチック近閾共鳴をハドロン分子として理解する理解を動機づける。
• S-およびP波の重子型・重バリアン組み合わせ全体にわたる可能な分子状態の統一スペクトルを提供する。
• resonance-saturated, contact-interaction potential を用い Bethe-Salpeter equation を解いて近閾の極を特定する。

提案手法

• 重クォークスピン対称性とカイラル SU(3) に不変な重子質量レ執 Lagrangianを構築する。
• 光ベクトル交換によって飽和された相互作用ポテンシャルを見積もり、leading-order の一定の接触項を保つ。
• on-shell Bethe-Salpeter equation T = V + VGT を解いて poles を特定する。
• charm 系の相互作用を bottom 系の代理として用いることで HQFS を考慮し、チャーモンハドロン系の知見を下部系に適用する。
• unify な第一段階のスペクトルとして、近閾ダイナミクスを重視し、結合チャネルを無視する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 HQSSとカイラル制約の下で、どの重-反重ハドロン対の組み合わせが近閾分子状態を形成できるか？
• RQ2 ベータースペクトル方程式において vector-meson exchange–saturated contact interactions がこれらの系でどのように pole を生み出すか？
• RQ3 探索対象の重-波ハドロン系および重-バリオン系全体で予測される分子状態はいくつで、それらは観測された近閾構造とどのように整合するか？
• RQ4 X(3872) や P_c のような既知状態を予測スペクトルに収容できるか？
• RQ5 BESIII の cross-section データに適合する Λ_c Λ̄_c bound state に対応する pole が存在するか？

主な発見

• 総計で 229 の分子状態が、さまざまな重-反重閾をまたいで予測される。
• X(3872) や P_c 状態のような hid­den charm を伴う近閾構造が、予測スペクトルに適合する。
• Λ_c Λ̄_c の bound-state pole が BESIII の e+e− → Λ_c Λ̄_c cross sections の測定と整合することを示す分析を強調。
• 閾ダイナミクスと pole 構造が不変質量分布の line shape にどのように関連するかを示す。
• leading-order の一定相互作用が vector-meson exchange で飽和され再展開されるだけで、 near-threshold の pole と意味のある line shape を生成できる。
• 研究は、いくつかの有名な near-threshold 状態をより大きな分子スペクトル予測へ結びつける統一的な枠組みを提供する。