[論文レビュー] Inclusive and exclusive decays of doubly heavy baryons

A. I. Onishchenko|ArXiv.org|Jun 26, 2000

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 5

ひとこと要約

本稿は、オペレータ積分展開（OPE）および三重点NRQCD和則を用いて、二重重いバリオンの包含的および排他的崩壊について包括的な理論的分析を提示する。半レプトン的および非レプトン的崩壊の分岐比を予測しており、主要な結果として、パウリ干渉と弱い散乱効果が特に顕著であり、特に $Τ_{bc} \to \Xi_{cc}^{++} \rho^{-}$ では分岐比が21.7%に達することを示している。

ABSTRACT

In this paper we give a short review of the recently obtained results on inclusive and exclusive decays of doubly heavy baryons.

研究の動機と目的

• 有効場理論を用いて、二重重いバリオンの寿命および崩壊分岐比を計算する理論的枠組みを構築すること。
• 特にパウリ干渉と弱い散乱効果を含むスぺクテーターおよびノンスぺクテーター効果が包含的および排他的崩壊モードに与える役割を調査すること。
• 和則およびOPEを用いて、$Τ_{bb}$、$Τ_{bc}$、$Τ_{cc}$ バリオンの半レプトン的および非レプトン的崩壊の分岐比を予測すること。
• 同一のクォークを含む系、特に $Τ_{cc}^{++}$ 崩壊においてスピン対称性およびパウリ排他統計を考慮すること。
• OPEおよび和則アプローチの既存の結果と整合性を確認し、超フレーバー対称性および非摂動的QCD効果を適切に反映しているかを検証すること。

提案手法

• 重いクォーク質量の逆数の累乗で展開するオペレータ積分展開（OPE）を用いて、二重重いバリオンの包含的崩壊幅を計算した。
• 半レプトン的崩壊の形因子を計算するために三重点NRQCD和則を用い、イsgur-Wise関数および極モデル近似を組み込んだ。
• 極共鳴モデルを適用し、イsgur-Wise関数を $\xi(q^2) = \xi_0 / (1 - q^2/m_{\text{pole}}^2)$ としてパラメトライズした。$b \to c$ 遷移では $m_{\text{pole}} = 6.3\,\text{GeV}$、$c \to s$ 遷移では $1.85\,\text{GeV}$ を用いた。
• OPEフレームワークにおいて、次元3（スぺクテーター）、次元5（クロモグローブ磁気モーメント）、次元6（ノンスぺクテーター）の演算子の寄与を計算した。
• 明示的な行列要素 $O_{6,PI}^{(i)}$ および $O_{6,WS}^{(i)}$ を用いて、パウリ干渉および弱い散乱効果を組み込んだ。
• スピン1/2からスピン3/2への遷移を扱うにあたり、スピン1/2からスピン1/2への遷移モードに比べて30%の寄与を仮定した。これは超フレーバー対称性に基づく。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 二重重いバリオンの包含的崩壊幅における主要寄与は何か？また、スぺクテーター効果とノンスぺクテーター効果の相対的寄与は？
• RQ2 パウリ干渉および弱い散乱効果は、排他的半レプトン的および非レプトン的崩壊の分岐比にどのように影響を与えるか？
• RQ3 例えば $\Xi_{bb}^\diamond \to \Xi_{bc}^\diamond l\bar{\nu}_l$ のような半レプトン的崩壊の予測分岐比は何か？
• RQ4 同一の重いクォークを含む系、特に $\Xi_{cc}^{++}$ においてスピン対称性およびパウリ排他原理は崩壊率にどのように影響を与えるか？
• RQ5 OPEおよびNRQCD和則による予測は、互いにどの程度一致しており、かつ以前の推定値とも整合しているか？

主な発見

• $\Xi_{bb}^\diamond \to \Xi_{bc}^\diamond l\bar{\nu}_l$ の分岐比は14.9%と予測され、$b \to c$ 遷移からの顕著な寄与が見られる。
• $\Xi_{bc}^{+} \to \Xi_{cc}^{++} \rho^{-}$ の崩壊は分岐比21.7%を示し、主にパウリ干渉効果によって支配されている。
• $\Xi_{cc}^{++} \to \Xi_{cs}^{+} \rho^{+}$ の分岐比は46.8%に達し、同一クォーク系におけるパウリ干渉効果による強い増幅が示唆される。
• $\Xi_{cc}^{++} \to \Xi_{cs}^{+} X$ における負のパウリ干渉は、干渉がない場合と比較して分岐比を0.62倍に減少させる。
• $\Xi_{bb}^\diamond \to \Xi_{bc}^\diamond$ 遷移の形因子は、$m_{\text{pole}} = 6.3\,\text{GeV}$ を用いた極モデルでよく記述できる。
• 和則アプローチによる予測はOPE結果と一貫しており、二重重いバリオン崩壊における有効場理論手法の妥当性が裏付けられた。