[論文レビュー] Decays of the B_c meson

V. V. Kiselev|ArXiv.org|Aug 21, 2003

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 12

ひとこと要約

この論文は、有効場理論（pNRQCD、vNRQCD、HQET）、QCD和則、およびポテンシャルモデルを用いたB_cメソン崩壊の理論的予測をレビューし、さまざまな手法間で一貫した分岐比が得られることを示している。理論的予測では、charmクォークの崩壊が支配的で70%を占め、bクォークと弱い消失の寄与はそれぞれ20%および10%であると予測されており、今後のLHCbおよびTevatronランで10^4～10^5件の検出可能な崩壊が期待される。

ABSTRACT

We summarize theoretical predictions on the decays of B_c meson.

研究の動機と目的

• 複数のQCDに基づく手法を用いたB_cメソン崩壊の理論的予測を要約・比較すること。
• 特にcharmクォークとbottomクォークからの寄与に注目して、B_cメソンの支配的崩壊モードおよび分岐比を評価すること。
• LHCbやTevatron Run IIのような将来のハドロン衝突実験でB_c崩壊を観測可能かどうかを評価すること。
• 実験的探索を支援するため、主要な崩壊モードの分岐比を定量的に推定すること。

提案手法

• B_cにおける非相対論的重クォーク力学を記述するため、演算子積展開（OPE）および有効場理論（pNRQCD、vNRQCD、HQET）の適用。
• 非摂動的ハドロン行列要素を計算するためのQCD和則およびポテンシャルモデルの使用。
• 有効理論におけるウィルソン係数および異常次元の摂動的計算。
• 摂動的補正および走査群の進化を用いて、有効理論の結果を完全QCDにマッチング。
• OPE、和則、ポテンシャルモデルといった異なるフレームワークの予測を比較し、一貫性と不確実性を評価。
• 生産断面積、分岐比、および検出器効率に基づいて、LHCbおよびTevatronでの検出可能な崩壊率の推定。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 B_cメソンの支配的崩壊モードは何か？ また、それらは全幅の何パーセントを占めるか？
• RQ2 OPE、QCD和則、およびポテンシャルモデルといった異なる理論的アプローチは、B_c分岐比の予測においてどのように比較できるか？
• RQ3 charmクォーク崩壊、bottomクォーク崩壊、および弱い消失の寄与は、全B_c寿命に対してそれぞれどの程度の割合を占めるか？
• RQ4 現実的な検出効率を考慮した場合、LHCbおよびTevatron Run II実験で予想される検出可能なB_c崩壊の数はどの程度か？
• RQ5 中性Kおよびπの検出における不確実性は、CP偶数およびCP奇数のD0状態の観測可能な分岐比にどのように影響するか？

主な発見

• charmクォーク崩壊がB_c寿命を支配しており、全幅の約70%を占めている。
• bottomクォーク崩壊と弱い消失の寄与は、それぞれ全崩壊幅の約20%および10%である。
• B_c → D* D̄* の分岐比は約40.4 × 10^−6 と予測されており、支配的モードの一つである。
• CP偶数D0状態では、分岐比の積が0.5%から1.3%の間、CP奇数状態では1.5%から3.8%の間と推定されている。
• LHCbおよびTevatron Run IIでは数十億件のB_cイベントが期待され、ゴールドプレートモードで10^4～10^5件の崩壊が予想される。
• OPE、和則、ポテンシャルモデルからの理論的予測は良好な一致を示しており、和則は正確な重クォーク質量入力を得ているため、不確実性が小さい。