[論文レビュー] Lattice computation of $B o D^*,\;D^{**}\ell u$ form factors at finite heavy masses

Mariam Atoui|arXiv (Cornell University)|May 2, 2013

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions参考文献 1被引用数 7

ひとこと要約

このラティスQCD研究では、初めてとして、現実的で有限のcharmクォーク質量を用いて、B → D∗∗ℓνの半レプトン崩壊の形因子を計算した。三つ点相関関数とねじれ質量フェルミオンを用い、2つのアンサンブル（β = 3.90, 4.05）で実行された。主な結果として、3P0状態のゼロレコイルにおける軸性カレント行列要素が非ゼロであり、mB ≈ 2.9 GeVにおけるB → D(2+) → D∗πの分岐比推定値が(7.4 ± 4.9) × 10⁻³であった。これは有限のcharm質量効果が1/2対3/2のパズルを解消する可能性を示唆している。

ABSTRACT

We propose a strategy to compute form factors entering the semileptonic decay channel of $B$ mesons into orbitally excited (P wave) $D^{**}$ charmed mesons on the lattice using, for the first time, realistic charm quarks having a finite mass. We present preliminary results about the extracted transition amplitudes and form factors at different recoils and at three different $b$ quark masses.

研究の動機と目的

• 現実的で有限のcharmクォーク質量を用いて、無限大の重いクォーク質量近似を避けることによって、B → D∗∗ℓνの半レプトン崩壊の形因子を計算すること。
• ラティスQCDにおける有限質量効果を組み込むことで、B → D∗∗ℓν崩壊における持続的な1/2対3/2のパズルを解消すること。
• 異なるレコイルエネルギーとbクォーク質量におけるスカラー（3P0）およびテンソル（3P2）D∗∗状態の遷移振幅と形因子を抽出すること。
• 有限質量効果が分岐比と行列要素に与える影響を評価し、無限大質量極限と比較すること。

提案手法

• BとD∗∗状態間のベクトルおよび軸性カレント行列要素を抽出するために、三つ点相関関数の使用。
• 2つのラティスQCDアンサンブル（β = 3.90, 4.05）において、最大ねじれを伴うねじれ質量フェルミオンを用いて、軽いクォーク、charmクォーク、重いクォークをシミュレート。
• 2点および3点関数を組み合わせ、指数的時間依存性を除去することで、形因子を分離するための比法（R(t)）の適用。
• 有効質量プラトーのフィッティングにより、3P0状態の形因子˜u₊, ˜u₋と3P2状態の˜k, ˜b₊, ˜b₋を抽出。
• 3つのbクォーク質量のデータを用いて、βごとに物理的bクォーク質量へのF₀(1)の外挿を行い、[9]からのZAを用いた正規化。
• 重いクォーク効果理論（HQET）の既知の関係を用いて、有限質量結果と無限大質量極限予測を比較。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 有限のcharmクォーク質量は、特に3P0状態においてゼロレコイルでの軸性カレント行列要素⟨D∗∗|A₀|B⟩にどのように影響を与えるか？
• RQ2 3P2状態における形因子˜kの有限質量領域での大きさは何か？また、無限大質量極限と比べてどうなるか？
• RQ3 有限質量効果は、B → D(2+) → D∗πの予測分岐比を、無限大質量極限と比べてどの程度変化させるか？
• RQ4 現実的charmクォークを用いたラティスQCDは、B → D∗∗ℓν崩壊における1/2対3/2のパズルを解消できるか？
• RQ5 B → D∗ℓνの抽出された形因子F₀(1)は、以前のラティス計算およびQCD和則とどのように比較されるか？

主な発見

• ゼロレコイルにおける3P0状態の軸性カレント行列要素⟨3P0|A₀|B⟩は非ゼロであり、無限大質量極限の予測とは矛盾し、有限質量効果が無視できないことを示唆している。
• 3P2状態では、bクォーク質量が最大（aµ = 0.67）のとき、有限質量と無限大質量の三つ点関数の˜k比は2.88 ± 3.82であった。これは有限質量領域での顕著な増幅を示唆している。
• mB ≈ 2.9 GeVにおけるB → D(2+)に続くD(2+) → D∗πの分岐比推定値は(7.4 ± 4.9) × 10⁻³であった。これは1/2対3/2のパズルの解決可能性を示唆している。
• β = 4.05およびaµb = 0.5757におけるB → D∗ℓνのF₀(1)は0.827(53)であり、外挿された値は0.871(43)であった。これは以前のQCD和則推定値よりも高い。
• 高bクォーク質量では有効質量プラトーのノイズが増加するため、統計的誤差が大きくなり、今後の研究ではより高い統計が必要であることが示唆された。
• 結果は、有限のcharmクォーク質量効果が正確な予測に不可欠であり、現実的クォークを用いたラティスQCDが1/2対3/2のパズルに関する新たな知見を提供できることを示している。