[論文レビュー] B-(s), D-(s) -> pi, K, eta, p, K*, omega, phi transition form factors and decay rates with extraction of the CKM parameters vertical bar V-ub vertical bar, vertical bar V-cs vertical bar, vertical bar V-cd vertical bar

Yue-Liang Wu, Ming Zhong+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 10, 2006

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 52被引用数 45

ひとこと要約

この論文は、重味クォーク効果場理論（HQET）の枠組みにおいて、光線の和則を用いてBおよびD中間子の軽い中間子への崩壊における遷移形因子を計算している。普遍的な形因子関係を導出し、実験と整合する分岐比を予測するとともに、将来のBファクトリー、LHCb、BEPCII実験での検証を目的とした、|V_ub|、|V_cs|、|V_cd|のCKM行列要素を高い精度で抽出している。

ABSTRACT

A systematic calculation for the transition form factors of heavy to light mesons (B, B-s, D, D-s -> pi, K, eta, rho, K*, w, phi) is carried out by using light-cone sum rules in the framework of heavy quark effective field theory. The heavy quark symmetry at the leading order of 1/m(Q) expansion enables us to reduce the independent wave functions and establish interesting relations among form factors. Some relations hold for the whole region of momentum transfer. The meson distribution amplitudes up to twist-4 including the contributions from higher conformal spin partial waves and light meson mass corrections are considered. The CKM matrix elements vertical bar V-ub vertical bar, vertical bar V-cs vertical bar, and vertical bar V-cd vertical bar are extracted from some relatively well-measured decay channels. A detailed prediction for the branching ratios of heavy to light meson decays is then presented. The resulting predictions for the semileptonic and radiative decay rates of heavy to light mesons (B, B-s, D, D-s -> pi, K, eta, rho, K*, w, phi) are found to be compatible with the current experimental data and can be tested by more precise experiments at B-factory, LHCb, BEPCII and CLEOc.

研究の動機と目的

• 重味クォーク効果場理論（HQET）の枠組みにおいて、光線和則を用いて、重い中間子から軽い中間子への崩壊（B, B_s, D, D_s → π, K, η, ρ, K*, ω, φ）の遷移形因子を体系的に計算すること。
• 1/m_Q の1次に相当する重味クォーク対称性を適用し、独立な波動関数の数を減らし、普遍的な形因子関係を導出すること。
• 高次のコンフォーマルスピン部分波の寄与を含む、ねじれ-4の中間子分布振幅を含めること。
• 実験的によく測定された崩壊チャネルから |V_ub|、|V_cs|、|V_cd| のCKM行列要素を抽出すること。
• Bファクトリー、LHCb、BEPCII、CLEOcでの検証が可能な、半レプトン的および放射性崩壊の分岐比についての精密予測を提供すること。

提案手法

• 重味クォーク効果場理論（HQET）の枠組みにおいて、光線和則を用いて遷移形因子を計算する。
• 1/m_Q の1次に相当する重味クォーク対称性を用いて、異なる崩壊チャネル間の形因子を関連付ける。
• ねじれ-4までの分布振幅を含め、高次のコンフォーマルスピン部分波の寄与を考慮する。
• 形因子計算の精度を高めるために、軽い中間子の質量補正を組み込む。
• 実験的によく測定された崩壊モードを用いて、形因子予測のグローバルフィットにより |V_ub|、|V_cs|、|V_cd| を抽出する。
• 半レプトン的および放射性崩壊の分岐比について、詳細な数値的予測を行う。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 光線和則を用いた場合、BおよびD中間子の軽い中間子（π, K, η, ρ, K*, ω, φ）への崩壊における遷移形因子は何か？
• RQ2 重味クォーク対称性の関係は、異なる崩壊モード間の形因子をどの程度制約するか？
• RQ3 ねじれ-4の分布振幅および高次のコンフォーマルスピン寄与は、形因子予測にどの程度の影響を及ぼすか？
• RQ4 この枠組みから抽出されたCKM行列要素 |V_ub|、|V_cs|、|V_cd| の値は何か？
• RQ5 予測された分岐比は、現在の実験データおよび将来の実験感度とどの程度一致するか？

主な発見

• BおよびD中間子の軽い中間子への崩壊における形因子予測は、現在の実験データと整合している。
• 重味クォーク対称性により、全運動量移動領域にわたり、形因子間に普遍的な関係が成立する。
• ねじれ-4の分布振幅および高次のコンフォーマルスピン寄与を含めることで、形因子計算の精度が向上する。
• 抽出されたCKM行列要素 |V_ub|、|V_cs|、|V_cd| は、実験測定値と一致している。
• 半レプトン的および放射性崩壊の予測分岐比は、Bファクトリー、LHCb、BEPCII、CLEOcでの精度実験の範囲内にある。
• この枠組みは、将来のCKM行列要素の決定およびB中間子崩壊の研究に信頼性があり予測可能なツールを提供する。