[論文レビュー] Exclusive Decays and Lifetime of B_c Meson in QCD sum rules

V. V. Kiselev|ArXiv.org|Nov 4, 2002

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 16

ひとこと要約

この論文は、QCD和則を用いて $B_c$ メソンの排他的崩壊および寿命を評価し、演算子積展開（OPE）とポテンシャルクォークモデルとを比較している。QCD和則は実験と整合する $B_c$ 寿命を予測しており、中でcharmクォークの崩壊が約70%を占めている。また、形式因子やスピン対称性関係において、$\alpha_s/v$ に類似した補正が極めて重要な役割を果たしていることが強調されている。

ABSTRACT

We summarize theoretical calculations of B_c decays and lifetime in the framework of QCD sum rules and compare the results with the estimates by the methods of Operator Product Expansion in the inverse heavy quark masses as well as of potential quark models. The agreement of estimates in the various approaches is discussed. The features of B_c decay modes are considered.

研究の動機と目的

• QCD和則を用いて $B_c$ メソンの崩壊および寿命について包括的な理論的評価を行う。
• QCD和則の予測を、演算子積展開（OPE）およびポテンシャルクォークモデルの予測と比較する。
• QCD和則の枠組みにおいて、排他的崩壊形式因子に及ぼす $\alpha_s/v$ に類似した補正の役割を調査する。
• NRQCDおよびHQETで導かれたスピン対称性関係が $B_c$ 崩壊に対してどの程度成立するかを検証する。
• 実験的測定値（$B_c$ 寿命および分岐比）を、基本的なクォーク質量および非レプトン的弱ラグランジアンのパラメータに結びつける。

提案手法

• QCD和則を用いて、$B_c \to \text{最終状態}$ の排他的崩壊形式因子（ベクトルおよびスカラーメソンを含む）を計算する。
• 真空凝集項および摂動的補正を含めた、現在演算子を用いた二点相関関数を用いて行列要素を抽出する。
• ボレル変換および連続状態減算を適用し、和則方程式から物理的形式因子を抽出する。
• QCD和則の形式因子計算の精度を向上させるために、$B_c$ 系におけるクーロン的ポテンシャルを介して $\alpha_s/v$ 補正を組み込む。
• NRQCDおよびHQETに基づく形式因子間のスピン対称性関係を導出し、和則フレームワーク内でその妥当性を検証する。
• 計算された形式因子を用いて部分崩壊幅および全寿命を計算し、OPEおよびポテンシャルモデルの推定値と比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 QCD和則は $B_c$ メソンの排他的崩壊形式因子をどのように予測するのか？ また、OPEおよびポテンシャルモデルと比較するとどうなるか？
• RQ2 QCD和則の枠組みにおいて、$\alpha_s/v$ 補正は排他的崩壊幅を決定づける上で果たす役割は何か？
• RQ3 NRQCDおよびHQETで導かれたスピン対称性関係は、$B_c$ 崩壊形式因子に対してどの程度成立するか？
• RQ4 QCD和則による予測された分岐比および寿命は、実験的測定値および他の理論的枠組みとどの程度一致するか？
• RQ5 $B_c$ 寿命および崩壊率の精密測定は、非レプトン的弱ラグランジアンの正規化点およびクォーク質量にどのような制約を課えるか？

主な発見

• QCD和則の計算により、$B_c$ メソンの寿命は約0.46 psとなり、CDFの測定値 $0.46^{+0.18}_{-0.16}\pm0.03$ psと良好に一致している。
• charmクォークの崩壊が全 $B_c$ 寿命の約70%を占めており、$b$-クォークの崩壊と弱い消失がそれぞれ約20%および約10%寄与している。
• $B_c \to J/\psi \pi^+$ 崩壊の分岐比は0.033であり、$B_c \to \tau^+ \nu_\tau$ の分岐比は1.6%である。これは、半レプトン的崩壊が顕著に寄与していることを示している。
• QCD和則による $B_c$ 崩壊の形式因子は、NRQCDおよびHQETから導かれたスピン対称性関係を非常に高い精度で満たしており、有効場理論フレームワークの妥当性が裏付けられている。
• QCD和則では、$\bar{b} \to \bar{c}c\bar{s}$ 崩壊幅が、サーヴァント崩壊の推定値と比較して約4.5倍抑制されている。これはOPEの予測と一致している。
• この抑制因子は、パウリ干渉に起因しており、非レプトン的弱ラグランジアンの正規化スケールに敏感である。これは、$a_1$ および $a_2$ パラメータの精密な実験的入力の重要性を強調している。