[論文レビュー] Exclusive ηb decay to double J/ψ at next-to-leading order in αs

Bin Gong, Yu Jia+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2008

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 1

ひとこと要約

本稿では、NRQCD因子化フレームワークにおいて、強い結合定数 αs の次々に-leading 項まで、ηb → J/ψJ/ψ の分岐比を計算し、従来の相対論的補正とは同程度の大きさだが、位相が90°ずれた新しい寄与を発見した。この項を含めることで、分岐比の予測値が著しく向上し、LHCにおけるこのクリーンなハドロン型崩壊チャネルの発見可能性が向上する。

ABSTRACT

Within the nonrelativistic QCD (NRQCD) factorization framework, we calculate the exclusive decay processb → J/ J/ to next-to-leading order in the strong coupling constant, while at leading order in the charm quark relative velocity. It is found that this new contribution to the amplitude is comparable in magnitude with the previously calculated relativistic correction piece, but differs by a phase about 90 ◦ . Including this new contribution will increase the previous prediction to B(�b → J/ J/ ) substantially, thus brightening the discovery potential of this clean hadronic decay channel ofb in the forthcoming LHC experiment.

研究の動機と目的

• 強い結合定数 αs の次々に-leading 項まで、ηb → J/ψJ/ψ の排他的崩壊振幅を計算すること。
• NRQCD因子化フレームワークにおいて、以前に計算済みの相対論的補正項に、この新しいQCD補正が与える影響を評価すること。
• この新しい寄与が、ηb → J/ψJ/ψ の分岐比予測値をどのように変化させるかを評価すること。これにより、LHCにおける検出可能性に影響を与えるかを検討すること。
• 新しいQCD補正と既存の相対論的補正との間の位相関係を特定すること。これは、振幅における干渉効果に影響を与える。

提案手法

• 崩壊過程における短距離的および長距離的ダイナミクスを分離するために、非相対論的QCD（NRQCD）因子化フレームワークを用いる。
• αs の次々に-leading 項での崩壊振幅を計算し、b クォークの崩壊頂点における仮想および実のグルーオン補正の寄与を含む。
• charm クォークの相対速度を小さなパラメータとみなして、vc の主要項のみを保持しつつ、高次の αs 補正を含む。
• 新しいQCD補正と以前に知られていた相対論的補正との干渉を評価し、特にその相対的位相差に注目する。
• 因子化形式を用いて、崩壊振幅を短距離係数と長距離行列要素の畳み込みとして表現する。
• 対数的増幅を扱い、摂動的展開の一貫性を保つために、レノルマル化群手法を適用する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ηb → J/ψJ/ψ 崩壊振幅に対する次々に-leading 項QCD補正の大きさと位相は何か？
• RQ2 この新しいQCD補正が、以前に計算済みの相対論的補正項とどのように干渉するか？
• RQ3 この補正を含めることで、ηb → J/ψJ/ψ の分岐比予測値はどの程度変化するか？
• RQ4 新しい補正と既存の補正との間の位相差が約90°である場合、干渉は強め合い还是び合いを示すか？
• RQ5 この更新された予測値は、LHCにおけるこの崩壊チャネルの実験的発見可能性にどのように影響を与えるか？

主な発見

• ηb → J/ψJ/ψ 崩壊振幅に対する次々に-leading 項QCD補正は、以前に計算済みの相対論的補正と同程度の大きさであることが判明した。
• 新しいQCD補正は、相対論的補正と約90°の位相差を示し、振幅の二乗において強め合い干渉を引き起こす。
• この新しい寄与を含めることで、ηb → J/ψJ/ψ の予測分岐比は、以前の推定値と比べて著しく増加した。
• 増大した分岐比は、将来的なLHC実験におけるこのクリーンなハドロン型崩壊チャネルの観測可能性を向上させる。
• 2つの寄与の間の位相差は、精度の高い予測において考慮すべき非自明な干渉パターンを示唆している。
• この結果は、bottomおよび charm クォークを含む排他的崩壊過程において、高次のQCD補正を含める重要性を強調している。