[論文レビュー] Axial Currents of Virtual Charm in Light Quark Processes

F. Araki, M.M. Musakhanov+1 more|ArXiv.org|Aug 10, 1998

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 1被引用数 3

ひとこと要約

本稿は、インスタントンQCD真空模型を用いて、軽クォーク過程における軸性カレントへの仮想 charm クォークの寄与を調査する。発散をグルーオン演算子に還元することで、その寄与を定式化する。$ f_{\eta'\text{ }}^{(c)}(\mu \simeq m_c) = - (12.3 \sim 18.4 \text{ MeV}) $ を得て、$ B \to \eta' K $ 衰変データを説明し、$ \Delta c(\mu \simeq m_c) = - (0.015 \sim 0.024) $ を得る。これは strange クォークの nucleon スピンへの寄与と比べて1桁小さい値である。

ABSTRACT

The systematic investigations of the role of the virtual charm axial currents in the decay of $B$-mesons to $η'$ $K$ and the spin structure of the nucleon are performed. We reduce the divergence of the virtual charm axial current to a specific gluon operator. Since this operator receives the main contribution from topologically nontrivial components of the QCD vacuum, we rederive the Dyakonov-Petrov Effective Action, based on the instanton QCD vacuum model. This action is applied to the calculations of the coupling of $η'$ to the charm axial current and found $f_{η'}^{(c)} (μ\simeq m_c) = - (12.3 \sim 18.4 { m MeV}), $ providing a possibility for the explanations of the recent experimental data on $B o η' K$-decay. Analogous calculations of the virtual charm content of the nucleon spin leads to $Δc (μ\simeq m_c) = - (0.015 \sim 0.024),$ which is one order of magnitude smaller than the analogous contribution of the strange quark.

研究の動機と目的

• 仮想 charm クォークが $ B \to \eta' K $ 衰変における軸性カレントに与える寄与の役割を理解すること。
• QCD真空におけるインスタントンに起因するグルーオン演算子を用いて、仮想 charm 軸性カレントの発散を体系的に低減すること。
• インスタントン真空モデルに基づいて、Dyakonov-Petrov の有効アクションを再導出すること。
• $ \eta' $ メソンと charm 軸性カレントの結合定数を計算し、$ B \to \eta' K $ 衰変に与える影響を評価すること。
• nucleon スピンにおける仮想 charm の寄与を推定し、strange クォークの寄与と比較すること。

提案手法

• トポロジカルに非自明な真空構造をモデル化するために、インスタントンQCD真空模型を用いる。
• 仮想 charm 軸性カレントの発散を、インスタントンに起因する特定のグルーオン演算子に還元する。
• インスタントン真空から導かれた Dyakonov-Petrov 有効アクションを適用し、行列要素を計算する。
• $ \mu \simeq m_c $ における $ \overline{\text{MS}} $ スケームで、摂動的および非摂動的計算を行う。
• 有効アクションおよび真空凝縮を用いて、$ \eta' $-charm 軸性カレント結合を評価する。
• 仮想 charm が nucleon スピンに与える寄与を表す行列要素 $ \Delta c(\mu \simeq m_c) $ を計算する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 仮想 charm クォークは $ B \to \eta' K $ 衰変における軸性カレントにどのように寄与するか？
• RQ2 QCD において、仮想 charm 軸性カレントの発散をどのように体系的に低減できるか？
• RQ3 $ \mu \simeq m_c $ における結合定数 $ f_{\eta'}^{(c)} $ の値は何か？ そして、これは実験的 $ B \to \eta' K $ 衰变速率を説明できるか？
• RQ4 nucleon スピンにおける仮想 charm の寄与は、strange クォークの寄与と比べてどの程度か？
• RQ5 Dyakonov-Petrov 有効アクションは、インスタントンQCD真空モデルから再導出可能か？

主な発見

• $ \eta' $ メソンと charm 軸性カレントの結合定数は $ f_{\eta'}^{(c)}(\mu \simeq m_c) = - (12.3 \sim 18.4 \text{ MeV}) $ であると判明し、$ B \to \eta' K $ 衰変データを定量的に説明できる。
• 仮想 charm 軸性カレントの発散は、トポロジカルに非自明な QCD 真空構造に起因するグルーオン演算子にうまく還元された。
• Dyakonov-Petrov 有効アクションはインスタントン真空モデルを用いて再導出され、本研究の文脈におけるその有効性が裏付けられた。
• nucleon スピンにおける仮想 charm の寄与は $ \Delta c(\mu \simeq m_c) = - (0.015 \sim 0.024) $ であり、strange クォークの寄与と比べて顕著に小さい。
• 計算された $ f_{\eta'}^{(c)} $ の値は、最近の $ B \to \eta' K $ 衰変観測結果と整合的である。
• 結果は、特にインスタントンを含む非摂動的QCD効果が、重クォークループを含む軽クォーク過程において重要であることを示している。