[論文レビュー] Analysis of the heavy tensor meson's strong decay with QCD sum rules

Zhen-Yu Li, Zhi-Gang Wang+1 more|arXiv (Cornell University)|Jun 25, 2015

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 35被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、QCD sum rulesと局所的-QCD sum rulesを用いて、重いテンソルメソン $D_2^{*}(2460)^0$、$D_{s2}^{*}(2573)$、$B_2^{*}(5747)^0$、$B_{s2}^{*}(5840)^0$ がベクトル-準スカラー最終状態（例：$D^{*}\pi$、$D^{*}K$）に崩壊する際のハドロン結合定数と崩壊幅を計算した。結果として、2つの手法間で一貫性のある予測が得られ、全幅の理論的推定値は実験データと部分的に一致しているが、特に $D_{s2}^{*}$ および $B_2^{*}$ については、相空間抑制と欠落した崩壊モードのため、観測値より低く抑えられている。

ABSTRACT

In this article, the tensor-vector-pseudoscalar type of vertex is analyzed with the QCD sum rules and the local-QCD sum rules. Correspondingly, the hadronic coupling constants of D2*(2460), Ds2*(2573), B2*(5747) and Bs2*(5840), and their decay widths are calculated. The results indicate that the QCD sum rules and the local-QCD sum rules give the consistent descriptions. Finally, the full widths of these 4 tensor mesons are discussed in detail.

研究の動機と目的

• QCD sum rulesを用いて、重いテンソルメソンがベクトル-準スカラー最終状態に強い崩壊する過程を調査すること。
• より洗練された理論枠組みを用いて、ハドロン結合定数 $G_{D_2^{*}D^{*}\pi}$、$G_{D_{s2}^{*}D^{*}K}$、$G_{B_2^{*}B^{*}\pi}$、$G_{B_{s2}^{*}B^{*}K}$ を計算すること。
• $D_2^{*}(2460)^0$、$D_{s2}^{*}(2573)$、$B_2^{*}(5747)^0$、$B_{s2}^{*}(5840)^0$ の全崩壊幅を推定し、実験データと比較すること。
• 摂動的 $\mathcal{O}(\alpha_s)$ 紛れがテンソルメソンの崩壊定数および最終幅の予測に与える影響を評価すること。

提案手法

• $D_2^{*}$、$D^{*}$、$\pi$ などのためのインターオペーティングカレントを用いて、テンソル-ベクトル-準スカラー頂点の三点相関関数を構築する。
• QCD sum rules (QCDSR) および局所的-QCD sum rules (local-QCDSR) の両フレームワークで相関関数を評価し、ハドロン結合定数を抽出する。
• 中間状態の完全な集合を挿入することでハドロン表現を導出し、テンソル、ベクトル、準スカラー中間状態の基底状態からの寄与を分離する。
• 相関関数をローレンツ構造に投影し、二重分散関係およびボレル変換を用いて不変振幅を抽出する。
• 質量や崩壊定数などの入力パラメータは実験値または先行するQCDSR計算から取り込み、テンソルメソンの崩壊定数には $\mathcal{O}(\alpha_s)$ 紛れとして要因 $(1 - \alpha_s/\pi)$ を適用する。
• 主な崩壊モードからの部分幅を合算し、$\mathcal{O}(\alpha_s)$ 効果を補正することで全幅を推定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 崩壊 $D_2^{*}(2460)^0 \to D^{*}\pi$、$D_{s2}^{*}(2573) \to D^{*}K$、$B_2^{*}(5747)^0 \to B^{*}\pi$、$B_{s2}^{*}(5840)^0 \to B^{*}K$ のハドロン結合定数は何か？
• RQ2 QCD sum rulesと局所的-QCD sum rulesの両手法によるこれらの結合定数および崩壊幅の結果はどのように比較できるか？
• RQ3 主な崩壊チャネルを合算し、$\mathcal{O}(\alpha_s)$ 紛れを含めた後、$D_2^{*}(2460)^0$ の全幅は予測されるか？
• RQ4 理論的全幅が実験値より低いのはなぜか？この乖離に相空間抑制が果たす役割は何か？
• RQ5 相空間が抑制されているにもかかわらず、$D_{s2}^{*} \to D^{*}K$ および $B_{s2}^{*} \to B^{*}K$ 崩壊の寄与は、全幅にどのように影響するか？

主な発見

• ハドロン結合定数 $G_{D_2^{*}D^{*}\pi}$、$G_{D_{s2}^{*}D^{*}K}$、$G_{B_2^{*}B^{*}\pi}$、$G_{B_{s2}^{*}B^{*}K}$ はQCDSRおよび局所的-QCDSRの両手法で計算され、一貫した数値結果が得られた。
• $D_2^{*}(2460)^0$ の全幅は $\mathcal{O}(\alpha_s)$ 紛れを加えた後、$14\sim33$ MeV の範囲に予測されるが、実験値 $(49.0\pm1.3)$ MeV よりも低い。
• $D_{s2}^{*}(2573)$ の予測幅は $5\sim12$ MeV であり、実験値 $(17\pm4)$ MeV よりも低いが、上限は実験値の下限に近い。
• $B_2^{*}(5747)^0$ の全幅は $10\sim16$ MeV と推定され、実験値 $(23^{+5}_{-11})$ MeV よりも低い。これは、欠落した崩壊チャネルや相空間効果の可能性を示唆している。
• $B_{s2}^{*}(5840)^0$ の幅は $0.4\sim0.6$ MeV と予測され、実験値 $(1.6\pm0.5)$ MeV に近い。これは $B_{s2}^{*} \to B^{*}K$ 崩壊が重要なが抑制されたチャネルである可能性を示している。
• 本研究は、理論的と実験的幅の乖離の主な要因として、$\mathcal{O}(\alpha_s)$ 紛れと相空間抑制が挙げられ、$D_{s2}^{*} \to D^{*}K$ および $B_{s2}^{*} \to B^{*}K$ 崩壊が、小さな寄与であっても完全な臨床的記述には不可欠であると結論づけた。