[論文レビュー] An Implication on the Pion Distribution Amplitude from the Pion-Photon Transition Form Factor with the New BABAR Data

X. Wu, Huang, Tao|University of North Texas Digital Library (University of North Texas)|May 19, 2010

Hermeneutics and Narrative Identity被引用数 5

ひとこと要約

この論文は、パイオン-フォトン遷移形ファクターに関する新しいBABARデータを用いて、パイオン分布振幅（DA）を調査している。次に、バリオン状態のクォーク貢献を次に近い次数（NLO）で組み合わせ、非バリオン状態のクォーク状態に対して妥当なモデルを適用することで、低エネルギーおよび高エネルギーの両方のデータを同時に説明するには、より広がったDA—具体的にはB ≈ 0.60（Chernyak-Zhitnitsky形に近い）—が必要であることが判明した。これは、従来の漸近的DA予測に反するものである。

ABSTRACT

The new BABAR data on the pion-photon transition form factor arouses people's new interests on the determination of pion distribution amplitude. To explain the data, we take both the leading valence quark state's and the non-valence quark states' contributions into consideration, where the valence quark part up to next-to-leading order is presented and the non-valence quark part is estimated by a phenomenological model based on its limiting behavior at both $Q^2 o 0$ and $Q^2 o\infty$. Our results show that to be consistent with the new BABAR data at large $Q^2$ region, a broader other than the asymptotic-like pion distribution amplitude should be adopted. The broadness of the pion distribution amplitude is controlled by a parameter $B$. It has been found that the new BABAR data at low and high energy regions can be explained simultaneously by setting $B$ to be around 0.60, in which the pion distribution amplitude is closed to the Chernyak-Zhitnitsky form.

研究の動機と目的

• 新しいBABARデータによるパイオン-フォトン遷移形ファクターとパイオン分布振幅（DA）の理論的予測を一致させること。
• 観測された大Q²領域での振る舞い（Q²⁻⁰.²⁵に比例）と漸近的DA予測（定数に比例）との乖離を解消すること。
• Chernyak-Zhitnitsky形のような広がったDAが、低Q²および高Q²領域の両方のデータを同時に説明できるかどうかを検証すること。
• 低運動量移動領域における非バリオンフォック状態の貢献が形ファクターに与える役割を評価すること。
• 特に広がりパラメータBとクォーク質量m_qのモデルパラメータが実験データへの適合に与える影響を評価すること。

提案手法

• k_T因子化アプローチを用いて、パイオン-フォトン遷移形ファクターにおけるバリオンクォーク貢献を次に近い次数（NLO）まで計算する。
• Q² → 0およびQ² → ∞における極限的振る舞いに基づいて、非バリオンクォーク貢献の妥当なモデルを採用する。
• 広がりパラメータBを有するモデルパイオン波動関数を構築し、B = 0が漸近的DAに対応し、Bが増加するにつれて広がったCZ型DAになるように設定する。
• 理論的不確実性を評価するため、クォーク質量m_qを[0.30, 0.50] GeVの範囲で固定し、BABARデータとの比較により最適なB値を決定する。
• CELLO、CLEO、BABARの実験データをQ²範囲[0, 40] GeV²にわたってグローバルフィットする。
• BHL規定を用いて、低Q²領域の正しい振る舞い、特にπ⁰ → γγ崩壊率の制約を満たすようにする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 漸近的形より広がったパイオン分布振幅が、大Q²領域における新しいBABARデータのパイオン-フォトン遷移形ファクターを説明できるか？
• RQ2 非バリオンクォークフォック状態が、低および中程度のQ²領域における形ファクターの再現に果たす役割は何か？
• RQ3 パイオン波動関数における広がりパラメータBが、低Q²および高Q²データ両方との一致に与える影響は何か？
• RQ4 B ≈ 0.60のChernyak-Zhitnitsky型DAが、漸近的極限と新しいBABAR測定値の両方を同時に満たす有効な候補であるか？
• RQ5 クォーク質量m_qの変動による形ファクター予測の不確実性は何か？

主な発見

• 高Q²領域（Q² ∈ [4, 40] GeV²）における新しいBABARデータは、Q²F_πγ(Q²) ∝ (Q²/10 GeV²)^0.25というスケーリング振るまいを示しており、これは漸近的DA予測の定数値とは矛盾する。
• 低Q²（CELLO、CLEO）および高Q²（BABAR）の両方のデータを同時に説明するには、B ≈ 0.60の広がったパイオン分布振幅が必要である。
• B = 0.60のモデルは、Chernyak-Zhitnitsky形に近いパイオンDAを生成し、これは漸近的DAよりも実験データをよりよく記述する。
• 非バリオンクォーク貢献は高Q²領域では小さいが、低および中程度のQ²領域では顕著な役割を果たしており、特にπ⁰ → γγ崩壊率の再現に重要である。
• m_qを[0.30, 0.50] GeVの範囲で変動させた場合の不確実性バンドは小さく、中央値m_q = 0.40 GeVが最良の適合を与える。
• B = 0.60およびm_q = 0.40 GeVのモデル波動関数は、Q²全範囲にわたりパイオン-フォトン遷移形ファクターを一貫的かつ現象的に妥当な形で記述できる。