[論文レビュー] Mass spectra and Regge trajectories of $\Lambda_{c}^{+}$, $\Sigma_{c}^{0}$, $\Xi_{c}^{0}$ and $\Omega_{c}^{0}$ Baryons

Zalak Shah, Kaushal Thakkar+2 more|arXiv (Cornell University)|Sep 26, 2016

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions参考文献 2被引用数 39

ひとこと要約

本研究では、ハイパーカラークーロン力と線形力から成るポテンシャルを用いたハイパーセンターモデル（hCQM）を用いて、一重の charm 変換子を含むバリオン（$\Lambda_c^+$、$\Sigma_c^0$、$\Xi_c^0$、$\Omega_c^0$）の質量スペクトルとレッジ軌道を計算した。スピンに依存する相互作用を含めた結果、実験的データおよび格子QCDとの良好な一致が得られ、磁気モーメント、放射遷移、および崩壊幅の予測も成功した。

ABSTRACT

We calculate the mass spectra of the singly charmed baryons ($\Lambda_{c}^{+}$, $\Sigma_{c}^{0}$, $\Xi_{c}^{0}$ and $\Omega_{c}^{0}$) using Hypercentral constituent quark model(hCQM). The hyper color coloumb plus linear potential is used to calculate the masses of positive(upto $J^{p}=\frac{7}{2}^{+}$) and negative parity(upto $J^{p}=\frac{9}{2}^{-}$) excited states. The spin-spin, spin-orbital and tensor interaction terms are also incorporated for mass spectra. We have compared our results with other theoretical predictions and Lattice QCD for each baryons. Moreover, the known experimental results are also reasonably closed to our predicted masses. By using the radial and orbital excitation, we construct Regge trajectories for the baryons in (n,$M^{2}$) plane and find their slopes and intercepts. The other properties like, magnetic moments, radiative transitions and radiative decay widths of these baryons are also calculated successfully.

研究の動機と目的

• 一重の charm 変換子を含むバリオンの質量スペクトルを計算する理論的枠組みを構築すること。
• （n, M²）平面におけるレッジ軌道を通じて、これらのバリオンの励起状態（主量子数および軌道励起）を調査すること。
• 理論的予測を実験的データおよび格子QCDシミュレーションと比較すること。
• 研究対象のバリオンの磁気モーメント、放射遷移、および放射性崩壊幅を計算すること。
• ハイパーセンターモデルが、$J^p = \frac{9}{2}^-$ までの中間状態を記述できるかを検証すること。

提案手法

• ハイパーセンターモデル（hCQM）を用いて、三つのクォークが閉じ込められたポテンシャル下でのバリオン系を記述する。
• バリオン内でのクォーク間相互作用を、ハイパーカラークーロン力と線形力の組み合わせでモデル化する。
• 質量スペクトルの計算精度を高めるために、スピン-スピン、スピン-軌道、およびテンソル相互作用項を組み込む。
• 正のパリティでは $J^p = \frac{7}{2}^+$ まで、負のパリティでは $J^p = \frac{9}{2}^-$ まで、励起状態（径方向および軌道励起）を計算する。
• 各バリオン群ごとに、(n, M²) 平面におけるレッジ軌道を構築し、勾配と切片を抽出する。
• 同一の理論的枠組みを用いて、磁気モーメント、放射遷移、および放射性崩壊幅を計算する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 $\Lambda_c^+$、$\Sigma_c^0$、$\Xi_c^0$、$\Omega_c^0$ の質量スペクトルは、$J^p = \frac{9}{2}^-$ までどのように予測されるか？
• RQ2 これらのcharm を含むバリオンのレッジ軌道は (n, M²) 平面でどのように振る舞い、それぞれの勾配と切片は何か？
• RQ3 モデルによる質量予測は、実験的データおよび格子QCDの結果とどの程度一致するか？
• RQ4 モデルは、これらのバリオンの磁気モーメントおよび放射性崩壊幅をどの程度正確に予測できるか？
• RQ5 スピンに依存する相互作用は、これらの励起バリオン状態の質量スペクトルをどの程度改善するか？

主な発見

• すべての4つの一重のcharm 変換子を含むバリオンの計算された質量スペクトルは、既知の実験的データおよび格子QCDの結果と良好に一致した。
• バリオン群ごとに、(n, M²) 平面におけるレッジ軌道が成功裏に構築され、各ファミリーごとに明確な勾配と切片が得られた。
• スピン-スピン、スピン-軌道、およびテンソル相互作用の組み込みにより、質量スペクトルの予測精度が顕著に向上した。
• 磁気モーメント、放射遷移、および放射性崩壊幅は、一貫性があり物理的に妥当な結果が得られた。
• モデルは、$J^p = \frac{9}{2}^-$ までの中間状態を、正および負のパリティの両方で成功裏に記述できた。
• ハイパーセンターポテンシャルモデルは、基底状態を超える励起状態の研究に信頼できるフレームワークを提供した。