[論文レビュー] Exploring $X(5568)$ as a meson molecule

S. S. Agaev, K. Azizi+1 more|arXiv (Cornell University)|Mar 8, 2016

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 10

ひとこと要約

本稿は、QCD和則（二点関数および光線和則）を用い、$X(5568)$ を $B^+$ および $\overline{K}^0$ メソンの分子状態として、軟光子近似のもとで検討する。結果として、実験データとの整合性が著しく低いことが判明し、結論として、中間子分子像よりも、ダイクォーク-反ダイクォークモデルが $X(5568)$ をより一貫して説明できると結論づける。

ABSTRACT

The parameters, i.e. the mass and current coupling of the exotic $X(5568)$ state observed by the D0 Collaboration as well as the decay width of the process $X o B_s^{0}π^{+}$ are explored using $B\bar{K}$ molecule assumption on its structure. Employed computational methods include QCD two-point and light-cone sum rules, latter being considered in the soft-meson approximation. The obtained results are compared with the data of the D0 Collaboration as well as with the predictions of the diquark-antidiquark model. This comparison strengthens a diquark-antidiquark picture for the $X(5568)$ state rather than a meson molecule structure.

研究の動機と目的

• Exotic な $X(5568)$ 共鳴状態が、$B^+$ および $\overline{K}^0$ メソンの分子状態として記述可能かどうかを特定すること。
• 中間子分子仮定のもとで、$X(5568)$ の質量、現在カップリング、および崩壊幅 $\Gamma(X \to B_s^0\pi^+)$ を計算すること。
• 中間子分子モデルの予測を、D0共同研究の実験データおよびダイクォーク-反ダイクォークモデルと比較すること。
• $X(5568)$ における中間子分子構造とテトラクォーク（ダイクォーク-反ダイクォーク）構造の妥当性を評価すること。

提案手法

• 中間子分子仮定のもとで、$X(5568)$ 状態の質量および現在カップリングを計算するために、QCD 二点関数和則を用いた。
• 軟光子近似における光線和則を適用し、崩壊幅 $\Gamma(X \to B_s^0\pi^+)$ を計算した。
• $X(5568)$ 状態に分子型の相互作用カレントを用い、$B^+$ および $\overline{K}^0$ メソンの結合状態であると仮定した。
• 摂動的および非摂動的寄与（グルーオン凝集体およびクォーク凝集体を含む）を次元 8 まで含めたスペクトル密度 $\rho^{\text{QCD}}(s)$ を計算した。
• 入力パラメータ $m_b = 5.15\,\text{GeV}$、$\langle \bar{q}q \rangle = - (0.24\,\text{GeV})^3$、および $\langle \alpha_s G^2/\pi \rangle = 0.88\,\text{GeV}^4$ を用いた数値解析を行った。
• D0共同研究の実験データおよびダイクォーク-反ダイクォークモデルの予測と結果を比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 中間子分子仮定のもとで、$X(5568)$ 共鳴状態は $B^+$ および $\overline{K}^0$ メソンの分子状態として一貫して記述可能か？
• RQ2 中間子分子仮定のもとで、$X(5568)$ の予測される質量および崩壊幅は何か？
• RQ3 中間子分子モデルの予測は、D0共同研究の実験データとどのように一致するか？
• RQ4 中間子分子像は、ダイクォーク-反ダイクォークモデルよりも $X(5568)$ の構造としてより妥当性があるか？

主な発見

• 中間子分子モデルにおける $X(5568)$ の予測質量は $m_{X_b} \approx 5.55\,\text{GeV}$ であり、D0 実験値の $5568\pm 12\,\text{MeV}$ よりも低い。
• 中間子分子フレームワークにおける崩壊幅 $\Gamma(X \to B_s^0\pi^+)$ の計算値は約 $15\,\text{MeV}$ であり、D0 測定値の $20.5 \pm 4.0\,\text{MeV}$ よりも顕著に低い。
• スペクトル密度の計算には、次元 8 までの非摂動的寄与を含み、グルーオン凝集体およびクォーク凝集体項が主な寄与を占める。
• 結果は実験データと著しく一致せず、中間子分子モデルが観測された $X(5568)$ の質量および幅を再現できないことが示された。
• 以前に実験データと良好な一致を示したダイクォーク-反ダイクォークモデルと比較した結果、テトラクォーク構造が中間子配置よりも優位であることが強く支持された。
• 本研究は、中間子分子像よりも、ダイクォーク-反ダイクォークモデルが $X(5568)$ のより妥当な記述であると結論づける。