[論文レビュー] Extended-soft-core Baryon-Baryon ESC08 model III. S=-2 Hyperon-hyperon/nucleon Interaction

M. M. Nagels, Th. A. Rijken+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 10, 2015

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 15

ひとこと要約

本稿では、S=−2のバリオン-バリオン相互作用のためのESC08cポテンシャルモデルを提示する。このモデルは、SU(3)対称性とNNおよびYNデータからの制約（NAGARA事象およびΞ井戸深さを含む）を用いて、拡張ソフトコアフレームワークを拡張したものである。このモデルは、スピンと宇称が3S1、アイソスピンが1のΞN(^3S1, I=1)チャンネルにおいて、1.56 MeVの結合エネルギーを持つ弱い結合状態（デュートリオンに類似）を予測する。また、Ξ井戸深さは−7.0 MeV、ΞN−ΛΛ変換幅は4.5 MeVであると予測される。

ABSTRACT

This paper presents the Extended-Soft-Core (ESC) potentials ESC08c for baryon-baryon channels with total strangeness S=-2. The potential models for S=-2 are based on SU(3) extensions of ESC potential models for the S=0 and S=-1 sectors, which are fitted to experimental data. Flavor SU(3)-symmetry is broken only kinematically by the masses of the baryons and the mesons. For the S=-2 channels no experimental scattering data exist, and also the information from hypernuclei is rather limited. Nevertheless, in the fit to the S=0 and S=-1 sectors information from the so called NAGARA event and the $Ξ$-well-depth has been used as constraints to determine the free parameters in the simultaneous fit of the $NN \oplus YN \oplus YY$ data. Therefore, the potentials for the S=-2 sector are determined mainly by the NN-, YN-data, and SU(3)-symmetry.Various properties of the potentials are illustrated by giving results for scattering lengths, effective ranges, bound states, elastic and inelastic phase parameters, and total cross sections. Notably is the prediction of a bound state D$^*$ in the $ΞN(^3S_1,I=1)$-channel with a binding energy $B_E=1.56$ MeV. This state is deuteron-like, i.e. a member of the $\{10^*\}$-decuplet. As for the normal deuteron $D= pn(^3S_1-^3D_1)$ the strong tensor force is responsible for this state. The features of $Ξ$ hypernuclei predicted by ESC08c are studied on the basis of the G-matrix approch. The well-depth $U_Ξ= -7.0$ MeV, and the $Ξ-ΛΛ$ conversion width is $Γ_Ξ^c= 4.5$ MeV.

研究の動機と目的

• 実験的データが乏しい状況下でも一貫性があり、SU(3)対称性を満たすS=−2バリオン-バリオン相互作用のポテンシャルモデルの構築を目的とする。
• 既存のNNおよびYNデータからの制約を用いて、ESC08フレームワークをハイパーメソン-ハイパーメソンおよびハイパーメソン-核子系へ拡張することを目的とする。
• 特に双Strangeハイパーヌクレオスの性質、特にΞ井戸深さおよびΞN−ΛΛ変換幅の予測を目的とする。
• 特にデュートリオンに類似した状態がΞN系に存在するかを検討することを目的とする。
• 恣意的パラメータを用いずに、QCDに由来する理論的根拠に基づいた、多Strangeバリオン-バリオン相互作用の記述を提供することを目的とする。

提案手法

• バリオン-バリオンチャンネル間の結合定数を、バリオンおよびメソンの質量に起因する運動論的対称性の破れを除き、SU(3)フレーバー対称性を用いて関連付ける。
• 中間子-バリオン相互作用をモデル化するため、擬スカラー中間子に対して擬ベクトルカップリングとガウス型形式因子を用いる。
• NNおよびYN散乱データへの同時フィットによりすべてのパラメータを固定し、NAGARA事象（ΛΛ相互作用）およびΞ井戸深さからの制約を適用する。
• 一中間子交換（OBE）、二擬スカラー中間子交換（TME）、中間子対交換（MPE）、および拡散的寄与を、統一されたパラメータ化により実装する。
• G行列アプローチを用いて、単一および二ハイパーメソンの束縛エネルギーを含む、Ξハイパーヌクレオスの性質を研究する。
• ボン・クラスニッグ＝シュミット（BKS）位相パラメータ化を用いて、散乱長、位相シフト、および全断面積を計算する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 直接的な実験的データが乏しいS=−2領域におけるΞN相互作用の性質は何か？
• RQ2 ESC08モデルのSU(3)対称性拡張は、デュートリオンに類似した状態をΞN(^3S1, I=1)チャンネルに予測するか？
• RQ3 核物質中におけるΞハイパーメソンの井戸深さは予測されるか？また、経験的推定値と比較するとどうなるか？
• RQ4 ΞN−ΛΛ変換幅は予測されるか？また、二Strangeハイパーヌクレオスの安定性にどのように影響するか？
• RQ5 S=−2チャンネルにおける位相シフトおよび散乱長は、SU(3)対称性およびQCDに基づくモデルの予想とどのように一致するか？

主な発見

• ESC08cモデルは、スピンと宇称が3S1、アイソスピンが1のΞN(^3S1, I=1)チャンネルに、1.56 MeVの結合エネルギーを持つ束縛状態を予測する。この状態は構造および量子数においてデュートリオンに類似している。
• Ξ井戸深さは−7.0 MeVと予測され、Ξハイパーヌクレオス形成の要件を満たしており、NAGARA事象の制約とも整合的である。
• ΞN−ΛΛ変換幅は4.5 MeVと計算され、二Strangeハイパーヌクレオスにおける顕著な中間状態の崩壊チャネルを示している。
• モデルは、ΛΛ相互作用を弱く引力的であるように制約することにより、NAGARA事象のデータを再現しており、最近の観測結果とも整合的である。
• ΞNおよびΣΛ散乱の位相シフトパラメータは、強い運動量依存性を示し、特に^3S1−^3D1チャンネルにおいて顕著なスピン軌道およびテンソル成分が存在する。
• モデルは、核子-核子系のデュートリオンに類似した強いテンソル力寄与を持つ、弱い結合状態（スピン1のD*状態）をΞN系に予測する。