[論文レビュー] Completing the NLO QCD calculation of ¯ B → X s γ

Andrzej J. Buras, Andrzej Czarnecki|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2002

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 8

ひとこと要約

この論文は、mc/mb における展開をせず、スピン-1/2 フェルミオンのディラック構造とフレーバー構造をすべて含めた状態で、QCDプルーフィンク四クォーク演算子の二ループ行列要素を計算することにより、¯B → Xsγ の NLO QCD 計算を完了した。主な貢献は、これらの欠落していた二ループ寄与の完全な評価を初めて行ったことであり、これにより、ブランチング比の精度の高い標準模型予測が可能になった。

ABSTRACT

and Jörg Urban 1 We evaluate two-loop b → sγ matrix elements of all the four-quark operators containing no derivatives. Contrary to previous calculations, no expansion in the mass ratio mc/mb is performed, and all the possible Dirac and flavor structures are included. Consequently, we are able to provide the last item in the NLO analysis of ¯ B → Xsγ that has been missing so far, namely the two-loop matrix elements of the QCD-penguin operators. Due to smallness of the Wilson coefficients of those operators in the Standard Model, their effect on the branching ratio The decay ¯ B → Xsγ constitutes a stringent test of the Standard Model (SM) and many of its extensions. In the theoretical prediction for its branching ratio, crucial role is played by the NLO QCD corrections to the b → sγ partonic amplitude. In the introduction to our previous article [1], status of the NLO calculations has been summarized. The only missing elements

研究の動機と目的

• 稀な崩壊 ¯B → Xsγ の NLO QCD 計算を完了すること。これは、標準模型およびその拡張の重要なテストである。
• NLO解析における欠落していた部分、すなわち微分を含まない QCDプルーフィンク四クォーク演算子の二ループ行列要素を特定すること。
• mc/mb の質量比展開に依存しないことで、完全な理論的精度を保証すること。
• 行列要素にすべてのディラック構造とフレーバー構造を含めることで、理論的予測の精度を向上させること。
• ¯B → Xsγ の NLO QCD 予測を完全に実現するために必要な最後の欠片を提供すること。

提案手法

• QCDプルーフィンク図において、微分を含まないすべての四クォーク演算子の二ループ行列要素を評価すること。
• mc/mb の質量比における展開を避け、完全な理論的精度を維持するアプローチを用いること。
• 近似を避けるために、すべての可能なディラック構造とフレーバー構造を計算に組み込むこと。
• 有効場理論の技術を用いて、標準模型の枠組み内で行列要素を扱うこと。
• クォーク質量に関する簡略化仮定なしに、完全な理論で計算を実行すること。
• 弱エネルギー スケールにおける整合性を保つために、重縮重グループの発展とマッチング条件を満たすこと。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 mc/mb における展開なしに、¯B → Xsγ の崩壊における QCDプルーフィンク四クォーク演算子の二ループ行列要素は何か？
• RQ2 完全なディラック構造とフレーバー構造は、崩壊振幅への二ループ寄与にどのように影響を与えるか？
• RQ3 これらの二ループ行列要素は、標準模型における ¯B → Xsγ のブランチング比にどのような影響を与えるか？
• RQ4 mc/mb の質量比展開に依存せずに、¯B → Xsγ の欠落していた NLO QCD 寄与を完成させることは可能か？
• RQ5 QCDプルーフィンク演算子のウィルソン係数は、最終的なブランチング比予測において果たす役割は何か？

主な発見

• 本論文は、mc/mb における展開なしに、QCDプルーフィンク四クォーク演算子の二ループ行列要素を完全に評価した初の研究である。
• すべてのディラック構造とフレーバー構造が一貫して含まれており、従来の理論的近似が排除された。
• 崩壊振幅の NLO QCD 分析における最後の欠落していた部分を埋めた。
• 標準模型において QCDプルーフィンク演算子のウィルソン係数が小さいため、ブランチング比への寄与は数値的には小さいが、精度のためには理論的に不可欠である。
• 結果として、¯B → Xsγ のブランチング比に対する完全で一貫した NLO QCD 予測が可能になった。
• この手法的プロセスは、特に質量比展開が使えない状況において、稀な B 崩壊の高精度計算の新しい基準を確立した。