[論文レビュー] Is the D_sJ(2632) Meson a Cryptoexotic Tetraquark Baryonium State?

Basarab Nicolescu, J. P. B. C. de Melo|ArXiv.org|Jul 7, 2004

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 6

ひとこと要約

本稿では、$D_{sJ}^{+}(2632)$ がクライオエキゾチックなテトラクォルクバリウム状態であり、クォーク構成 $cd\bar{d}\bar{s}$ を持つと提案する。この状態は、バリウム状態におけるメソン崩壊の抑制により、幅が狭く、$D_s^+\eta$ に強く崩壊する。$\alpha' \simeq 0.94$ GeV$^{-2}$ のレッジ軌道を用いて、バリオン-反バリオン閾値以下の4つの新しい幅の狭い状態を予測する。

ABSTRACT

We suggest that the recently discovered charm-strange meson D_sJ(2632), with unusual properties, could be a cyptoexotic tetraquark baryonium state cdd_bars_bar. We predict other four narrow states, as Regge recurrences of D_sJ(2632), below the possible baryon-antibaryon thresholds.

研究の動機と目的

• $D_{sJ}^{+}(2632)$ メソンの異常に狭い幅と、$D_s^+\eta$ への主要な崩壊を説明すること。
• $D_{sJ}^{+}(2632)$ を、通常の $q\bar{q}$ や $qqq$ 状態とは異なる、クライオエキゾチックなテトラクォルクバリウム状態 $cd\bar{d}\bar{s}$ と特定すること。
• $D_{sJ}^{+}(2632)$ のレッジ軌道再発現として、バリオン-反バリオン閾値以下の4つの追加の幅の狭い状態の存在を予測すること。
• バリオン数およびクォーク-反クォーク内容に基づいて状態を分類するための、多クォーク状態の用語統一を図ること。

提案手法

• $D_{sJ}^{+}(2632)$ がクライオエキゾチックなテトラクォルクバリウム状態 $cd\bar{d}\bar{s}$ であると仮定し、QCDゲージ不変性および $1/N_C$ 展開における接続線伝播のため、バリウム状態はバリオン-反バリオン崩壊を好む。
• 双対的トポロジカル $1/N_C$ 展開からの選択則を用いて、この状態で $D_s^+\eta$ 崩壊が $D^0K^+$ よりも好まれる理由を説明する。
• PDGレビューに記載された既知のメソンおよびバリオン質量から導かれる、普遍的勾配 $\alpha' \simeq 0.94 \pm 0.06$ GeV$^{-2}$ を持つレッジ軌道モデルを適用する。
• レッジ再発現の質量式 $m_n^2 = n/\alpha' + m_{D_s^+}^2$（$n=1,2,3,4$）を導出する。
• 導出された質量式を用いて、$\Lambda_c^+\bar{\Sigma}_0$、$\Sigma_c^0\bar{\Sigma}^+$、$\Xi_c^0\bar{\Xi}^+$ 閾値以下の4つの幅の狭い状態を予測する。
• $n \geq 0$ の場合に、$q^{3+n}\bar{q}^n$（バリオポリクォーク）および $q^{3+n}\bar{q}^{3+n}$（メソンポリクォーク）を定義する、多クォーク状態の統一的分類スキームを提案する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 なぜ $D_{sJ}^{+}(2632)$ メソンは $\Gamma < 17$ MeV という異常に狭い幅を示すのか？
• RQ2 なぜ $D_{sJ}^{+}(2632)$ は $D^0K^+$ よりも $D_s^+\eta$ チャネルに強く結合するのか？
• RQ3 その崩壊性質と質量を踏まえて、$D_{sJ}^{+}(2632)$ をクライオエキゾチックなテトラクォルクバリウム状態 $cd\bar{d}\bar{s}$ と解釈できるか？
• RQ4 バリオン-反バリオン閾値以下の $D_{sJ}^{+}(2632)$ の高次のレッジ励起状態の質量は何か？
• RQ5 バリウム状態、テトラクォーク、ペントアクォーク、およびそれ以上の状態を含む、多クォーク状態のための統一的用語をどのように確立できるか？

主な発見

• $D_{sJ}^{+}(2632)$ メソンがクライオエキゾチックなテトラクォルクバリウム状態 $cd\bar{d}\bar{s}$ であると提案し、バリオン-反バリオンチャネルへの崩壊が抑制されることで、幅が狭い理由を説明する。
• この状態の $D_s^+\eta$ への主要な結合は、クォーク構成選択則によって説明され、$cd\bar{d}\bar{s}$ はバリウム状態におけるメソン崩壊振幅の抑制により、$D_s^+\eta$ を $D^0K^+$ よりも好む。
• レッジ軌道の $\alpha' \simeq 0.94$ GeV$^{-2}$ を用いて、質量 $m_1 = 2.827 \pm 0.011$ GeV、$m_2 = 3.010 \pm 0.022$ GeV、$m_3 = 3.182 \pm 0.031$ GeV、$m_4 = 3.345 \pm 0.039$ GeV の4つの新しい幅の狭い状態を予測する。
• 予測された状態は、$\Lambda_c^+\bar{\Sigma}_0$、$\Sigma_c^0\bar{\Sigma}^+$、$\Xi_c^0\bar{\Xi}^+$ 閾値以下の位置にあり、強い崩壊に対して安定である。
• 本稿では統一的分類スキームを導入：$n \geq 0$ の場合に、$q^{3+n}\bar{q}^n$（バリオポリクォーク）および $q^{3+n}\bar{q}^{3+n}$（メソンポリクォーク）を定義し、$n=0$（トリクォーク）、$n=1$（ペントアクォーク）、$n=2$（ヘプタクォーク）などに対応する。
• $D_{sJ}^{+}(2632)$ は、クライオエキゾチックバリウム状態の最初の可能性のある証拠と特定され、$D^+(2317)$ は同様の家族に属する可能性がある。