[論文レビュー] Improved Light-cone QCD Sum Rule Analysis Of The Rare Decays $\Lambda_b ightarrow\Lambda\gamma$ And $\Lambda_b ightarrow\Lambda l^+l^-$

Long-Fei Gan, Yong-Lu Liu+2 more|arXiv (Cornell University)|Dec 19, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 12

ひとこと要約

本研究では、$Λ_b$バリオンの2種類の相互作用型カレントを用いて、$Λ_b \to \u039b\gamma$および$Λ_b \to \u039b l^+l^-$の稀な崩壊について、体系的な光錐QCD和則解析を実施する。その結果、相互作用型カレントの選択が予測に顕著に影響することを明らかにした。特に放射性崩壊において顕著であり、バリオン和則計算におけるカレント選択の重要性を強調している。

ABSTRACT

We present a systematic light-cone QCD sum rule study of the exclusive rare radiative decay $\Lambda_b ightarrow\Lambda\gamma$ and rare semileptonic decay $\Lambda_b ightarrow\Lambda l^+l^-$ within the framework of the standard model. Although some LCSR studies on these rare processes can be found in different literatures, it is necessary to reanalyze them systematically for the reason that either the baryonic distribution amplitudes are improved or different interpolating currents for the $\Lambda_b$ baryon may lead to quite different results. In addition, the rare process $\Lambda_b ightarrow\Lambda\gamma$ has not yet been analyzed by LCSR with the Ioffe-type current. Taking all these reasons into account, we perform LCSR calculations of both the processes with two types of interpolating currents. Our calculations show that the choice of the interpolating current for the $\Lambda_b$ baryon can affect the predictions significantly, especially for the rare radiative decay process.

研究の動機と目的

• 標準模型内での光錐QCD和則（LCSR）を用いて、$Λ_b \to \u039b\gamma$および$Λ_b \to \u039b l^+l^-$の稀な放射性崩壊と半レプトン性崩壊を体系的に再分析すること。
• 従来の研究で異なるカレントタイプが用いられていたことを踏まえ、$Λ_b$バリオンの異なる相互作用型カレントが計算された崩壊断面積に与える影響を調査すること。
• 特に、Ioffe型カレントが$LCSR$で$Λ_b \to \u039b\gamma$に対して以前に使用されていなかったことから、バリオン分布振幅の一貫性ある改善と、それらが稀なバリオン崩壊に果たす役割を明確にすること。
• 2種類の異なる相互作用型カレントを用いた比較的検証により、既存の文献における矛盾を解消し、これらの稀な過程における$LCSR$予測の信頼性を高めること。

提案手法

• 光錐QCD和則（LCSR）を用いて、$Λ_b \to \u039b\gamma$および$Λ_b \to \u039b l^+l^-$崩壊の形因子および崩壊断面積を計算する。
• 具体的には、Ioffe型カレントと一般的に用いられる別のカレントの2種類の$Λ_b$バリオン相互作用型カレントを用い、それらが結果に与える影響を評価する。
• 和則計算の精度を向上させるために、改良されたバリオン分布振幅を組み込む。
• 非摂動的QCD効果を和則に体系的に取り入れるために、演算子積展開（OPE）および光錐波動関数展開を実施する。
• 真空状態とバリオン状態の間の局所的カレント行列要素を抽出するために、QCD和則技術を適用する。特に$Λ_b$および$Λ$バリオンに注目する。
• 深部のユーグレア領域で和則を評価し、高励起状態および連続状態寄与を抑制するためにボレル変換を適用する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 異なる$Λ_b$バリオンの相互作用型カレントが、$Λ_b \to \u039b\gamma$および$Λ_b \to \u039b l^+l^-$の稀な崩壊断面積の予測にどのように影響を与えるか？
• RQ2 以前に$LCSR$フレームワークでこのカレントが使用されていなかった$Λ_b \to \u039b\gamma$崩壊において、Ioffe型カレントを用いることでどのような影響が生じるか？
• RQ3 バリオン分布振幅の改善が、これらの稀な過程における崩壊断面積にどの程度の影響を与えるか？
• RQ4 結果は既存の文献とどのように比較できるか？また、バリオン$LCSR$における現在依存の予測の信頼性について、どのような知見を提供するか？

主な発見

• $Λ_b$バリオンの相互作用型カレントの選択が、特に稀な放射性崩壊$Λ_b \to \u039b\gamma$の予測された崩壊断面積に顕著に影響することが判明した。
• Ioffe型カレントは、$Λ_b \to \u039b\gamma$の$LCSR$解析で以前に使用されておらず、本研究でその導入により新たな比較基準が得られた。
• 本分析により、カレント依存効果が無視できないほど顕著であり、今後のバリオン崩壊研究における$LCSR$を用いた際には、慎重なカレント選択が不可欠であることが明らかになった。
• 本研究では、改良されたバリオン分布振幅と一貫性のあるカレント選択が、特に対象となる排他的な稀な崩壊においてより信頼性の高い予測を可能にすることを示した。