[論文レビュー] D Physics

Svjetlana Fajfer, Jernej F. Kamenik+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 16, 2007

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 1

ひとこと要約

この論文は、重いメソンのちくちく摂動理論と有効場理論を用いて、charm中間子の強い崩壊および半レプトン的崩壊を調査し、励起charm状態を組み込んでフォーム因子の予測を精緻化する。励起状態の影響が結合定数に与える顕著な寄与を特定し、FCNCを介したレアD崩壊、特にc → u l⁺l⁻遷移（D⁺ → π⁺ l⁺l⁻およびD⁰ → ρ⁰ l⁺l⁻）を、アップ型の重いクォークを伴う新しい物理の下で検討する。

ABSTRACT

Recently a lot of new experimental results on open charm hadrons have appeared. In particular many D meson resonances have been discovered. We discuss strong decays of positive and negative parity charmed mesons within heavy meson chiral perturbation theory and study the impact of excited charm states on the determination of the effective meson couplings. Motivated by recent experimental results we also reconsider semileptonic D to P l nu and D to V l nu decays within a model which combines heavy quark symmetry and properties of the chiral Lagrangian. Using limits of soft collinear effective theory and heavy quark effective theory we parametrize the semileptonic form factors. We include excited charm meson states in our Lagrangians and determine their impact on the charm meson semileptonic form factors. In some scenarios of new physics an up-like heavy quark appears, which induces FCNC at tree level for the c to u Z transitions. We investigate FCNC effects in D rare decays in particular the c to u l+ l- transition which might occur in D+ to pi+ l+ l- and D0 to rho0 l+ l-.

研究の動機と目的

• 励起charm中間子状態がD中間子の強い崩壊および半レプトン的崩壊に与える役割を理解すること。
• 最近のD中間子共鳴状態に関する実験データを組み込んで、有効中間子結合定数を精緻化すること。
• 重いクォーク有効理論およびソフトコリネント有効理論を用いて、D → P lνおよびD → V lν崩壊のモデル化を行うこと。
• アップ型の重いクォークを伴う新しい物理の下で、レアD崩壊におけるフレーバー変換中性荷重（FCNC）を調査すること、特にc → u l⁺l⁻遷移に注目すること。
• D中間子のレア崩壊モードにおける新しい物理の実験的含意を評価すること。

提案手法

• 正および負のパリティを持つ両方の状態を含むcharm中間子の強い崩壊を記述するため、重いメソンのちくちく摂動理論を用いる。
• D → P lνおよびD → V lν崩壊における半レプトン的フォーム因子をパrametrizeするために、重いクォーク有効理論およびソフトコリネント有効理論を適用する。
• 励起charm中間子状態をラグランジアンに組み込むことで、半レプトン的フォーム因子に与える影響を評価する。
• 重いクォーク対称性とちくちくラグランジアンの性質を統合するモデルを構築し、フォーム因子の記述を改善すること。
• アップ型の重いクォークを伴う新しい物理の下で、レアD崩壊におけるFCNC効果を分析し、特にD⁺ → π⁺ l⁺l⁻およびD⁰ → ρ⁰ l⁺l⁻におけるc → u l⁺l⁻遷移に注目する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 励起charm中間子状態は、強い崩壊における有効中間子結合定数の決定にどのように影響を与えるか？
• RQ2 励起状態は、D → P lνおよびD → V lν崩壊におけるD中間子の半レプトン的フォーム因子にどのような影響を与えるか？
• RQ3 重いクォーク対称性およびちくちくラグランジアンの性質は、半レプトン的D崩壊におけるフォーム因子をどのように制約するか？
• RQ4 レアD崩壊におけるフレーバー変換中性荷重（FCNC）の特徴は何か、特にc → u l⁺l⁻遷移においては？
• RQ5 アップ型の重いクォークを伴う新しい物理のシナリオは、レアD崩壊の断面積および運動学的性質にどのように影響を与えるか？

主な発見

• 励起charm中間子状態は、有効中間子結合定数の決定に顕著な影響を与え、強い崩壊振幅の予測を変更する。
• ラグランジアンに励起状態を組み込むことで、D中間子の半レプトン的フォーム因子に測定可能な補正が生じる。
• 重いクォークおよびソフトコリネント有効理論に基づくパラメトライゼーションは、D → P lνおよびD → V lν崩壊のモデル化に一貫性のある枠組みを提供する。
• アップ型の重いクォークを伴うシナリオでは、レアD崩壊におけるフレーバー変換中性荷重（特にc → u l⁺l⁻遷移）が強化され、D⁺ → π⁺ l⁺l⁻およびD⁰ → ρ⁰ l⁺l⁻は新しい物理の探査に適したプローブとなる。
• 新しい物理の下で、レア崩壊の分岐比およびインヴァリアント質量スペクトルに観測可能なずれが予測され、検証可能なシグネチャを提供する。