[論文レビュー] Nonleptonic charmed meson decays: Quark diagrams and final-state interactions

P. Żenczykowski|ArXiv.org|Jan 15, 1996

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、u-d-s フレーバー対称性の枠組みにおいてクォーク図的手法を用いて、非レプトン的charm中間子崩壊における最終状態相互作用を調査する。非弾性カップルドチャネルの散乱がクォーク図間の非ゼロな相位差を引き起こすことが示され、位相に依存しない振幅に基づく従来の結論が無効になることが明らかになり、Cabibbo禁止 $D^0$ 崩壊においては SU(3) 対称性の破れが極めて重要な役割を果たすことが強調される。

ABSTRACT

Effects of final-state interactions in nonleptonic decays of charmed mesons are studied in the framework of quark-diagram approach. For the case of u-d-s flavour symmetry we discuss how the inelastic coupled-channel rescattering effects (and, in particular, resonance formation in the final state) modify the input quark-diagram weak amplitudes. It is shown that such inelastic effects lead to the appearance of nonzero relative phases between various quark diagrams, thus invalidating some of the conclusions drawn in the past within the diagrammatical approach. The case of SU(3) symmetry-breaking in Cabibbo once-forbidden $D^0$ decays is also studied in some detail.

研究の動機と目的

• クォーク図的手法を用いて、charm中間子の非レプトン的崩壊における最終状態相互作用の影響を分析すること。
• u-d-s フレーバー対称性の文脈において、非弾性カップルドチャネル散乱が弱い振幅に与える修正を調査すること。
• 最終状態における共鳴状態の形成が、クォーク図間の相対位相に与える影響を評価すること。
• クォーク図フレームワーク内でのCabibbo禁止 $D^0$ 崩壊における SU(3) 対称性の破れの影響を検討すること。
• 動的な最終状態効果を組み込むことで、位相に依存しないクォーク図に基づく従来の結論に疑問を呈すること。

提案手法

• 非レプトン的崩壊振幅を計算するためのフレームワークとしてクォーク図手法を採用する。
• カップルドチャネルユニタリティを用いて、最終状態の非弾性散乱を組み込み、相互作用をモデル化する。
• u-d-s フレーバー対称性を用いて、異なる崩壊チャネル間の振幅を関連づけ、散乱効果を制約する。
• ユニタリティ条件を適用して、特に共鳴支配のチャネルにおいて、最終状態相互作用によって誘導される位相シフトを導出する。
• SU(3) 対称性の破れの主要な例として、$D^0 \to K^+ \pi^-$ 崩壊モードを分析する。
• 散乱によって生じる、異なるクォーク図間の相対位相の生成を検討するが、これは従来の研究で無視されていた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 最終状態相互作用は、非レプトン的charm中間子崩壊におけるクォーク図間の相対位相にどのように影響するか？
• RQ2 共鳴状態の形成を含む非弾性散乱効果は、クォーク図モデルが予測する弱い振幅をどの程度変化させるか？
• RQ3 最終状態相互作用を含めた場合、Cabibbo禁止 $D^0$ 崩壊における SU(3) 対称性の破れの影響は何か？
• RQ4 観測された崩壊振幅の位相差は、本質的なクォーク図振幅ではなく、動的な最終状態効果によって説明可能か？
• RQ5 カップルドチャネル散乱を組み込むことで、静的クォーク図モデルから導かれた従来の結論はどのように無効になるか？

主な発見

• 最終状態の散乱が、異なるクォーク図間の非ゼロな相対位相を誘導する。これは、従来、無視可能またはゼロとされていた。
• 非弾性カップルドチャネル効果は、特に共鳴状態生成を伴うチャネルにおいて、有効な弱い振幅を顕著に変化させる。
• 最終状態相互作用の存在により、u-d-s フレーバー対称性の文脈で位相に依存しないクォーク図振幅に基づく従来の結論が無効になる。
• Cabibbo禁止 $D^0$ 崩壊における SU(3) 対称性の破れは、最終状態相互作用によって強く影響を受けており、崩壊率の予測を変更する。
• 最終状態における共鳴状態の形成、特に $K^+ \pi^-$ チャネルでは、位相シフトと振幅干渉に顕著な寄与を示す。
• 本研究は、非レプトン的charm中間子崩壊を信頼できるクォーク図ベースの記述で行うには、動的な最終状態効果を組み込む必要があることを示している。