[論文レビュー] Doubly charmed baryon: an old prediction facing the LHCb observation

B. O. Kerbikov|arXiv (Cornell University)|Jul 13, 2017

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 1

ひとこと要約

本研究では、コーネルポテンシャルを用いたグリーン関数モンテカルロ法を用いて、二重 charm を持つバリオン $Ω_{cc}^{++}$ の質量および波動関数を計算し、LHCb の観測結果と良好な一致を示す質量予測を行った。シミュレーションはクォーク-ダイクォーク構成と大きな空間的半径を示し、これは最小限のアイソスピン分裂を示唆している。同時に、$Ω_{cc}$ バリオンの質量も予測している。

ABSTRACT

The mass and the wave function of doubly charmed $\Xi^{++}_{cc}$ (ccu) baryon are evaluated using Green Function Monte Carlo method to solve the three-body problem with Cornell potential. The mass of $\Xi^{++}_{cc}$ with spin $1/2$ is in a good agreement with the LHCb value. Simulation of the wave function by random walks resulted in a configuration of the quark-diquark type. The radius of $\Xi^{++}_{cc}$ is much larger than the size needed for a large isospin splitting. The prediction for the $\Omega_{cc}$ mass is presented.

研究の動機と目的

• 二重charm を持つ $Ω_{cc}^{++}$ バリオンの質量および波動関数を、摂動的でない三体アプローチを用いて評価すること。
• 最近観測された LHCb の $Ω_{cc}^{++}$ の質量値と理論的予測の整合性を検証すること。
• 特に、$Ω_{cc}^{++}$ がクォーク-ダイクォーク構成を示すかどうかを、内部構造を調査すること。
• $Ω_{cc}^{++}$ 波動関数の空間的広がりを評価し、アイソスピン分裂に与える影響を検討すること。
• 同じ理論的枠組みに基づいて、$Ω_{cc}$ バリオンの質量への予測を拡張すること。

提案手法

• グリーン関数モンテカルロ法を用いて、$Ω_{cc}^{++}$ システムにおける三体問題を解く。
• クォーク-クォーク相互作用をモデル化するためにコーネルポテンシャルを用い、クーロン的および線形の閉じ込め項を含む。
• 配置空間におけるランダムウォークを用いて、系の量子力学的時間発展をシミュレートし、基底状態波動関数を特定する。
• シミュレートされた波動関数下でのハミルトニアンのエネルギー期待値から質量を抽出する。
• 波動関数の空間的構造を分析し、ダイクォーククラスタリングおよび半径を特定する。
• この手法により、事前にダイクォーク形成を仮定することなく、三クォーク系を摂動的でない方法で取り扱える。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 グリーン関数モンテカルロ法を用いた $Ω_{cc}^{++}$ の理論的予測質量は、LHCb の実験的観測値と一致するか？
• RQ2 $Ω_{cc}^{++}$ バリオンの内部構造は何か？特に、クォーク-ダイクォーク構成を支持するか？
• RQ3 $Ω_{cc}^{++}$ 波動関数の空間的半径はどの程度大きく、アイソスピン分裂効果にどのような意味を持つのか？
• RQ4 同じ理論的枠組みを用いて、$Ω_{cc}$ バリオンの質量を信頼性高く予測できるか？

主な発見

• スピン $1/2$ の $Ω_{cc}^{++}$ バリオンの予測質量は、LHCb の実験的値と良好に一致している。
• シミュレーション結果は、$Ω_{cc}^{++}$ 波動関数において、クォーク-ダイクォーク構成が支配的であることを示している。
• $Ω_{cc}^{++}$ バリオンの空間的半径は、大きなアイソスピン分裂を引き起こすのに必要なスケールよりも顕著に大きい。
• 本研究では、同じモデルと手法に基づいて、$Ω_{cc}$ バリオンの質量に対する理論的予測を提供している。