[論文レビュー] Investigation of the $X(5568)$ as a fully open-flavor $su\bar b\bar d$ tetraquark state

Wei Chen, Hua-Xing Chen+3 more|arXiv (Cornell University)|Feb 29, 2016

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 1

ひとこと要約

本研究では、クォーク構成 $su\bar b\bar d$ を持つ完全にオープンフレーバーのテトラクォーカー状態として $X(5568)$ メソンをQCD和則を用いて検討した。スカラー状態（$J^P = 0^+$）および軸対称状態（$J^P = 1^+$）の両方に対して一貫した証拠が得られ、テトラクォーカーとしての解釈を支持しており、約2.55 GeVにチャームを含むパートナー状態が予測され、放射性崩壊を通じた中性対応状態の同定が示唆された。

ABSTRACT

We investigate the recent evidence for a charged $X(5568)$ meson as an exotic open-flavor tetraquark state $su\bar b\bar d$ with $J^P=0^+/1^+$ in the framework of QCD sum rules. We use the color antisymmetric $[\mathbf{\bar 3_c}]_{su} \otimes [\mathbf{3_c}]_{\bar{b}\bar d}$ tetraquark currents in both scalar and axial-vector channels to perform evaluations and numerical analyses. Our results imply that the $X(5568)$ can be interpreted as both the scalar $su\bar b\bar d$ tetraquark state and the axial-vector one, which are in good agreement with the experimental measurement. We also discuss the possible decay patterns of the $X(5568)$ and suggest to search for its neutral partner in the radiative decay into $B_s^0 \gamma$ and $B_s^* \gamma$, which can be used to determine its spin-parity quantum numbers. Moreover, we predict its charmed partner state around $2.55$ GeV with the quark content $su\bar c\bar d$ and $J^P=0^+/1^+$.

研究の動機と目的

• X(5568)共鳴状態がクォーク構成 $su\bar b\bar d$ を持つ完全にオープンフレーバーのテトラクォーカー状態として解釈可能かどうかを明らかにすること。
• テトラクォーカー枠組み内において、スカラー状態（$J^P = 0^+$）および軸対称状態（$J^P = 1^+$）の両方がX(5568)に対して妥当であるかどうかを評価すること。
• X(5568)の崩壊パターン、特に $B_s^0 \gamma$ および $B_s^* \gamma$ への放射性崩壊を通じた中性対応状態の解明を検討すること。
• クォーク構成 $su\bar c\bar d$ および $J^P = 0^+/1^+$ を持つチャームを含むパートナー状態の存在を予測すること。

提案手法

• スカラーおよび軸対称チャンネルの両方において、X(5568)共鳴状態をQCD和則を用いて分析すること。
• 色反トリプレット $[\mathbf{\bar 3}_c]_{su} \otimes [\mathbf{3}_c]_{\bar b\bar d}$ のテトラクォーカー密度を用いて、中間状態の演算子を構築すること。
• テトラクォーカー状態の質量および極の残差に関する和則の予測を数値的に評価すること。
• 予測された質量および残差を実験データと比較し、テトラクォーカー解釈の妥当性を検証すること。
• 崩壊振幅および分岐比の分析を行い、特に $B_s^0 \gamma$ および $B_s^* \gamma$ への放射性崩壊に注目すること。
• チャームセクターへの外挿を実施し、$J^P = 0^+/1^+$ を持つ $su\bar c\bar d$ テトラクォーカー状態の存在を予測すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 QCD和則の枠組み内で、X(5568)共鳴状態が $J^P = 0^+$ または $1^+$ を持つ $su\bar b\bar d$ テトラクォーカー状態として一貫して記述可能かどうか。
• RQ2 X(5568)の予測された崩壊パターンは何か。それらはその中性対応状態の同定に利用可能か。
• RQ3 X(5568)のチャームを含むパートナー状態は存在するのか。その予測された質量および量子数は何か。
• RQ4 $B_s^0 \gamma$ および $B_s^* \gamma$ への放射性崩壊は、X(5568)のスピン・パリティを特定するための有効なプローブとして機能するか。
• RQ5 スカラーおよび軸対称の演算子に対する和則の結果は、実験データとどの程度一貫しているか。

主な発見

• X(5568)は、スカラー状態（$J^P = 0^+$）および軸対称状態（$J^P = 1^+$）の両方のチャンネルにおいて、$su\bar b\bar d$ テトラクォーカー状態として一貫して記述されており、実験測定値と良好に一致している。
• テトラクォーカー枠組み内でのX(5568)の予測質量は、約5568 MeVの観測ピークとよく一致している。
• 本研究では、$B_s^0 \gamma$ および $B_s^* \gamma$ への放射性崩壊を通じてX(5568)の中性対応状態が予測されており、これによりスピン・パリティ量子数の決定が可能になる。
• クォーク構成 $su\bar c\bar d$ および $J^P = 0^+/1^+$ を持つチャームを含むパートナー状態が、約2.55 GeVの質量に存在すると予測された。
• スカラーおよび軸対称のテトラクォーカー演算子の両方が一貫した結果をもたらし、X(5568)のテトラクォーカー解釈を支持している。
• 崩壊パターンの分析から、将来の実験が、スピン・パリティの量子数を確認するために中性X(5568)の放射性崩壊を探索すべきであると示唆された。