[論文レビュー] D_{sJ}^+(2317) o D_s^+π^0 decay width

M. Nielsen|arXiv (Cornell University)|Oct 20, 2005

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions参考文献 35被引用数 12

ひとこと要約

本稿では、$D_{sJ}^+(2317)$ がダイクォーク＝反ダイクォーク対からなる四クォーク状態であると仮定し、QCD和則を用いてハドロン衰え $D_{sJ}^+(2317) \to D_s^+ \pi^0$ を研究する。衰え幅はアイソスピン破れパラメータ $\gamma = \langle \bar{d}d - \bar{u}u \rangle / \langle \bar{u}u \rangle$ に比例し、$\gamma \approx -1 \times 10^{-2}$ の場合に部分衰え幅 $6 \pm 2$ keV が得られ、$\gamma$ がより負くなると最大40 keVの上界が得られる。

ABSTRACT

We use the QCD sum rules to analize the hadronic decay $D_{sJ}^{+}(2317) o D_s^+π^0$, in the hypotesis that the $D_{sJ}^{+}(2317)$ can be identified as a four-quark state. We use a diquak-antidiquark current and work to the order of $m_s$ in full QCD, without relying on $1/m_c$ expansion. We find that the partial decay width of the hadronic isospin violating mode is proportional to the isovector quark condensate, $\langle0|\bar{d}d-\bar{u}u|0 angle$. The estimated partial decay width is of the order of 6 keV.

研究の動機と目的

• QCD和則フレームワーク内で、$D_{sJ}^+(2317) \to D_s^+ \pi^0$ の強い衰えを調べること。
• 四クォーク状態として $D_{sJ}^+(2317)$ をモデル化した場合、アイソスピン破れが衰え振幅に与える役割を検討すること。
• ダイクォーク＝反ダイクォークのインターオンビングカレントとオペレータ積分展開を用いて、部分衰え幅を決定すること。
• アイソスピン破れパラメータ $\gamma$ およびクォーク質量の不確実性に対する結果の感受性を評価すること。

提案手法

• 研究では、頂点 $D_{sJ}^+(2317) \to D_s^+ \pi^0$ の三点相関関数を計算するためにQCD和則手法を用いる。
• $D_{sJ}^+(2317)$ のインターオンビングカレントは、$S$-波 $J^{P} = 0^{+}$ の量子数を持つダイクォーク＝反ダイクォーク状態として構成される。
• 相関関数の物性的側面は、$D_s^+$、$\pi^0$、$D_{sJ}^+(2317)$ メソンを含む行列要素を挿入することで計算される。
• オペレータ積分展開を用いて、相関関数をQCD側に一致させ、クォーク凝集体とグルーオン補正を含む。
• ボレル変換と連続状態減算を用いて和則を解き、ボレルパラメータと連続状態閾値を入力パラメータとする。
• 結合定数 $g_{D_{sJ}D_s\pi}$ が抽出され、相空間公式を用いて部分衰え幅と関連づけられる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 レゾナントが四クォーク状態であると仮定した場合、アイソスピン破れ衰え $D_{sJ}^+(2317) \to D_s^+ \pi^0$ の部分衰え幅は何か？
• RQ2 四クォーク像において、アイソスピン破れパラメータ $\gamma = \langle \bar{d}d - \bar{u}u \rangle / \langle \bar{u}u \rangle$ は衰え振幅にどのように影響を与えるか？
• RQ3 クォーク凝集体、 charm および strange クォーク質量、ボレルパラメータの変動に対する予測された衰え幅の感受性はどの程度か？
• RQ4 従来の $c\bar{s}$ クォーク模型や他の四クォークアプローチの予測と比較して、結果はどうなるか？
• RQ5 $\gamma$ パラメータは衰え幅の大きさを決定づける役割を果たすか？

主な発見

• $\gamma \approx -1 \times 10^{-2}$ の場合、$D_{sJ}^+(2317) \to D_s^+ \pi^0$ の部分衰え幅は $6 \pm 2$ keV と推定され、QCD和則における中性子と陽子の質量差と整合的である。
• 衰え幅は $\gamma^2$ に直接比例するため、アイソスピン破れパラメータ $\gamma$ の値に極めて感受性が強い。
• $\gamma = -2.6 \times 10^{-2}$ であると最近の格子QCDフィットで示唆されている場合、衰え幅は最大40 keVに達する可能性があり、一部のクォーク模型計算と整合的である。
• 結果の最大の不確実性の原因は $\gamma$ の値に起因し、$\gamma$ に応じて衰え幅は0.2 keVから40 keVの範囲で変動する。
• 結果は $D_{sJ}^+(2317)$ の全衰え幅の実験的上界（5 MeV未満）と整合的であり、レゾナントが非常に狭いことを示唆している。
• スカラーカレントではなくアイソベクトルカレントを用いると、衰え幅は約230 MeVに達するが、これは実験で除外されているため、四クォーク模型においてスカラーカレントの必要性が確認される。