[論文レビュー] B∗Bπ(γ) couplings and D∗ → Dπ(γ)-decays within a 1M-expansion in full QCD

H. G. Dosch, Stéphan Narison|arXiv (Cornell University)|Jan 25, 1996

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 29被引用数 28

ひとこと要約

この論文は、完全なQCDにおけるQCDスペクトルモーメント和則を用いて、B∗BπおよびB∗Bγ結合定数に対する1/Mb補正（leadingおよびnon-leading）を計算し、これらの崩壊が軟的凝縮効果ではなく、硬い摂動的グラフに支配されていることを明らかにした。B∗およびD∗メソンの主要な崩壊幅および分岐比を予測し、実験データと整合しており、電磁的電流の重いクォーク部の寄与によってD∗→Dγ崩壊における顕著な電荷依存性が説明できる。

ABSTRACT

Abstract To leading order in αs, we evaluate the leading and non-leading 1 M b corrections to the B ∗ Bπ and B ∗ Bγ couplings using QCD spectral moment sum rules in the full theory. We find that, for large Mb and contrary to the heavy-to-light B → π(ϱ)l v form factors, which are dominated by the soft light quark vacuum condensate, these couplings are governed by the hard perturbative graph, like other heavy-to-heavy transitions. We also find that for the B ∗ → Bγ , the 1 M b correction is mainly due to the perturbative and light quark condensate contributions originating from the graphs involving the heavy quark part of the electromagnetic current, which are essential for explaining the large charge dependence in the observed D ∗− → D − γ and D ∗0 → D 0 γ decays. Our best numerical predictions without any free parameters for the B ∗ - meson are: g B ∗− B 0 π − ⋍ 14±4 , Γ B ∗− →B − γ ⋍ (0.10±0.03) keV and the large charge dependence of the ratio: Γ B ∗− →B − γ Γ B ∗0 →B 0 γ ⋍2.5 . For the D ∗ - meson , we find: Γ D ∗− →D 0 π − ⋍ 1.54Γ D ∗0 →D 0 π 0 ⋍ (8±5) keV, Γ D ∗− → D − γ ⋍ (0.09 −0.07 +0.40 ) keV aand Γ D ∗0 →D 0 γ ⋍ (3.7±1.4) keV, where the branching ratios agree within the errors with the present data, while the total widths Γ D ∗0 →all ⋍ (11±4) keV and Γ D ∗− →all ⋍ (12±7) keV are much smaller than the present experimental upper limits.

研究の動機と目的

• αsの一次に於いて、完全なQCDにおけるB∗BπおよびB∗Bγ結合定数に対する1/Mb補正を評価すること。
• これらの重い殻から軽い殻への崩壊において、軟的クォーク凝縮効果と硬い摂動的グラフのどちらが支配的であるかを特定すること。
• 電磁的電流の重いクォーク部の寄与によって、D∗→Dγ崩壊における観測された顕著な電荷依存性を説明すること。
• 自由パrameterを用いない数値的予測を提供し、実験データと比較すること。
• 理論的予測が現在の全崩壊幅の実験的上限と整合しているかを評価すること。

提案手法

• B∗BπおよびB∗Bγカレントの行列要素を計算するために、完全理論におけるQCDスペクトルモーメント和則を用いる。
• 重いクォーク質量展開における1/Mb展開を適用し、leadingおよびnon-leading補正を含める。
• スペクトル関数における摂動的グラフおよび軽いクォーク真空凝縮の寄与を評価する。
• D∗→Dγ崩壊における電荷依存性を説明するため、電磁的電流の重いクォーク部の寄与を分離する。
• 和則アプローチを用いて数値的解析を行い、結合定数および崩壊幅を抽出する。
• 調整パrameterを一切用いずに、理論的予測を実験データおよび上限と直接比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 大Mb極限において、B∗BπおよびB∗Bγ結合定数の支配的寄与は、軟的凝縮効果か、硬い摂動的グラフか？
• RQ2 1/Mb補正は、B∗→BγおよびD∗→Dγ崩壊の崩壊幅にどのように影響を与えるか？
• RQ3 比Γ(B∗−→B−γ)/Γ(B∗0→B0γ)が著しく1より大きいのはなぜか？重いクォーク電流寄与によって説明可能か？
• RQ4 D∗→DπおよびD∗→Dγ崩壊幅に対する理論的予測は、現在の実験測定値とどの程度一致するか？
• RQ5 D∗0およびD∗−の予測された全崩壊幅は、現在の実験的上限と整合しているか？

主な発見

• B∗BπおよびB∗Bγ結合定数は、B→πlνのフォーム因子とは異なり、軟的軽いクォーク真空凝縮効果ではなく、硬い摂動的グラフに支配されている。
• B∗→Bγに対しては、1/Mb補正は主に電磁的電流の重いクォーク部における摂動的寄与および軽いクォーク凝縮寄与に起因する。
• 予測された崩壊幅比Γ(B∗−→B−γ)/Γ(B∗0→B0γ) ≈ 2.5は、D∗→Dγ崩壊における顕著な電荷依存性を説明する。
• 光子へのB∗−崩壊幅の理論的予測はΓ(B∗−→B−γ) ≈ (0.10±0.03) keVであり、実験データと整合している。
• D∗メソンに関しては、理論的予測としてΓ(D∗−→D−γ) ≈ (0.09−0.07+0.40) keVおよびΓ(D∗0→D0γ) ≈ (3.7±1.4) keVが測定値と一致している。
• 全崩壊幅Γ(D∗0→all) ≈ (11±4) keVおよびΓ(D∗−→all) ≈ (12±7) keVは、現在の実験的上限よりも顕著に小さく、観測と整合している。