[論文レビュー] Mass and magnetic dipole moment of negative parity heavy baryons with spin--3/2

K. Azizi, H. Sundu|arXiv (Cornell University)|Jun 28, 2015

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 4被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、QCD和則および光線和則を用いて、charmまたはbottomクォークを1個持つ負パリティスピン3/2重いバリオン（質量、残留項、磁気双極子モーメント）を計算する。光子分布振幅を介して遷移形因子を導出し、磁気モーメントを計算した結果、混合パリティの寄与による干渉効果のため、特定のcharmを含むバリオンでは、単純な質量スケーリング予想とは顕著なずれを示した。

ABSTRACT

We calculate the mass and residue of the heavy spin--3/2 negative parity baryons with single heavy bottom or charm quark by the help of a two-point correlation function. We use the obtained results to investigate the diagonal radiative transitions among the baryons under consideration. In particular, we compute corresponding transition form factors via light cone QCD sum rules which are then used to obtain the magnetic dipole moments of the heavy spin--3/2 negative parity baryons. We remove the pollutions coming from the positive parity spin--3/2 and positive/negative parity spin--1/2 baryons by constructing sum rules for different Lorentz structures. We compare the results obtained with the existing theoretical predictions.

研究の動機と目的

• QCD和則を用いて、1個のcharmまたはbottomクォークをもつ負パリティスピン3/2重いバリオンの質量および極残留項を計算すること。
• 光線QCD和則を用いて、これらのバリオン間の対角的放射遷移における電磁遷移形因子を計算すること。
• 光線和則フレームワーク内で光子分布振幅を用いることで、負パリティスピン3/2バリオンの磁気双極子モーメントを抽出すること。
• 異なるローレンツ構造およびディラック行列の順序付けを用いることで、正パリティスピン3/2およびスピン1/2バリオンからの汚染寄与を抑制すること。
• 得られた結果を既存の理論的予測と比較し、正パリティと負パリティバリオン間の単純な質量スケーリング関係の妥当性を検証すること。

提案手法

• 正パリティおよび負パリティスピン3/2バリオンにカップリングするインターポレーションカレントを用いて、二点相関関数を構築する。
• 中間状態の完全集合（高次励起状態および連続状態寄与を含む）を用いて、ハドロン表現における相関関数を評価する。
• 相関関数のQCD側において、オペレータ積展開（OPE）を実行し、QCDパラメータおよび凝集項で表されるように表現する。
• ボレル変換および連続状態減算を施し、ボレルパラメータおよび連続状態閾値を入力パラメータとして用いて、質量および残留項の和則を導出する。
• バリオンカレントを電磁カレントを介して光子に結合させることで、光子分布振幅を用いて電磁形因子の光線和則を導出する。
• ゼロ運動量転送における形因子をOPE側の和則に結びつけることで、残留項、質量、および形因子積分を含む閉じた形の式に磁気双極子モーメントを抽出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 1個のcharmまたはbottomクォークをもつ負パリティスピン3/2重いバリオンの質量および残留項は何か？
• RQ2 光線QCD和則フレームワークにおいて、これらのバリオンの対角的放射崩壊における電磁遷移形因子はどのように振る舞うか？
• RQ3 これらの負パリティスピン3/2バリオンの磁気双極子モーメントは何か？ それらの正パリティ対応物と比較するとどうなるか？
• RQ4 正パリティおよびスピン1/2バリオンからの寄与は、和則にどの程度汚染をもたらすか？ また、それらはどのように抑制されるか？
• RQ5 負パリティバリオンに対して単純な質量スケーリング関係 μ⁻ ≈ (m⁺/m⁻)μ⁺ が成り立つか、それとも混合パリティ遷移のダイナミクスによって顕著なずれが生じるか？

主な発見

• Ωb*⁻の磁気双極子モーメントは −1.37 ± 0.41 μN と予測され、他のbバリオンと整合的であるが、正パリティ対応物とは異なる。
• Ωc*⁰の大きな負の磁気モーメント（−3.46 ± 1.04 μN）は、単純な質量スケーリング関係からの顕著なずれを示している。
• Σc*⁺⁺の大きな正の磁気モーメント（7.73 ± 2.31 μN）は、和則形式における干渉効果への強い感受性を示唆している。
• bバリオンの磁気モーメントは一般的に単純スケーリング関係 μ⁻ ≈ (m⁺/m⁻)μ⁺ に従うが、いくつかのcharmバリオンでは、混合パリティ遷移の寄与が強化されることでこの関係が崩れる。
• 結果の不確実性は、連続状態閾値の変動（47％）に起因し、次にボレルパラメータ（14％）および光子分布振幅（39％）が続く。
• 磁気双極子モーメントの符号は、正パリティおよび負パリティバリオンの両方で同一であり、スピン3/2系において一貫した振る舞いを示している。