[論文レビュー] Nonperturbative scalar-meson resonances with open charm and beauty

Eef van Beveren, George Rupp|ArXiv.org|Dec 5, 2003

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions参考文献 29被引用数 6

ひとこと要約

本稿は、クォーク模型に閉じ込め効果と結合チャンネル効果を組み込んだ非摂動的アプローチを用い、$B\pi$、$BK$、$BD$ の $S$ 波散乱においてスカラメソン共鳴状態を予測する。$B_{s0}^{\ast}(5570)$ や $B_{c0}^{\ast}(6490)$ といった束縛状態、および 5.9–6.1 GeV と 7.0–7.18 GeV の領域に位置する共鳴状態が特定され、強い崩壊チャンネルによる顕著な質量シフトが示され、ハドロン共鳴状態の摂動的取り扱いが困難であることを示唆する。

ABSTRACT

We predict several new bound states and resonances for B-pion, B-Kaon, and B-D S-wave elastic scattering, within the same model which was recently employed to explain the D*sJ(2317)+ meson. In the charm-nonstrange sector we find a (virtual ?) bound state close to the B-pion threshold, and moreover two nearby resonances of comparable width in the range 5.9 to 6.1 GeV. We obtain bound states B*s0(5570) in b-sbar and B*c0(6490) in bbar-c, as well as resonances at higher energies. No JP=0+ states are found at 5.6 GeV (in bbar-u/d), at 5.7 GeV (in b-sbar), or at 6.1 GeV (in bbar-c), where they are predicted from pure confinement.

研究の動機と目的

• $D^\ast_{sJ}(2317)^+$ メソンを、結合チャンネルを伴う裸の $q\bar{q}$ スペクトルから動的に生成された状態として説明し、開charmおよび開beautyスカラ共鳴状態へモデルを拡張すること。
• メソン-メソン散乱における共鳴状態が、裸の $q\bar{q}$ スペクトル由来であるのか、それとも結合チャンネルによるダイナミカル生成であるのかを調査すること。
• 特に摂動的アプローチが失敗する領域において、重いメソン系における強い崩壊効果の非摂動的性質を評価すること。
• $q\bar{q}$ 対生成とグルーオンが遷移を媒介し、共鳴状態の質量をどのようにシフトさせるかを特定すること。
• 共鳴状態の「同一性」が一意に定まらない中間的結合領域において、極の特定に生じる曖昧さを解消すること。

提案手法

• 閉じ込めポテンシャルとデルタシェル相互作用を用いた非摂動的クォーク模型を、$q\bar{q}$ 束縛状態を記述するために用いる。
• 全 $q\bar{q}$ チャネルに一貫性を持つために、遷移ポテンシャルにフレーバー不変パラメータを適用する。
• $S$ 波 $B\pi$、$BK$、$BD$、$DK$ システムにおける散乱問題を、結合チャンネル力学を用いて解く。
• 複素エネルギー平面における極の軌跡を分析し、特にしきい値付近の共鳴状態や束縛状態を同定する。
• Nijmegenモデルの普遍的周波数 $\omega$ を用いて、状態の内部ダイナミクスと安定性を推定する。
• デルタシェル半径 $a$ を変化させることで、極の同一性が微小なパrameter変化に対してどのように変化するかを調べ、非摂動的挙動を明らかにする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 $D^\ast_{sJ}(2317)^+$ メソンは、結合チャンネルを伴う裸の $q\bar{q}$ スペクトルから、動的に生成された状態として説明可能か？
• RQ2 強い崩壊効果および結合チャンネル相互作用は、開charmおよび開beauty系におけるスカラメソンの質量と幅をどのようにシフトさせるか？
• RQ3 $\rho(770)$ のような共鳴状態において、なぜ摂動的取り扱いが失敗するのか。非摂動的フレームワークはどのようなものが必要か？
• RQ4 結合強度やパラメータが変化する際、共鳴極の同一性をどの程度一意に割り当てられるか？
• RQ5 グルーオンと $q\bar{q}$ 対生成が、重いスカラメソンの有効質量および崩壊幅に与える影響は何か？

主な発見

• $b\bar{s}$ チャネルにおいて、$B\pi$ しきい値未満に $B_{s0}^{\ast}(5570)$ の束縛状態が予測される。
• $\bar{b}c$ チャネルにおいて、質量 6.49 GeV の $B_{c0}^{\ast}(6490)$ の束縛状態が確認される。
• $B\pi$ チャネルに 5.9–6.1 GeV の範囲に二つの共鳴状態が存在し、それぞれ幅は約 0.2 GeV である。
• $BD$ チャネルに 7.0–7.05 GeV および 7.18 GeV の共鳴状態が予測され、幅は 0.07 GeV および狭い状態（7.18 GeV）である。
• 5.6 GeV（$\bar{b}u/d$）、5.7 GeV（$b\bar{s}$）、6.1 GeV（$\bar{b}c$）に $0^+$ 状態は検出されず、これは純粋な閉じ込めモデルの予測と矛盾する。
• $D^\ast_{sJ}(2317)^+$ の極は、フレーバー不変パラメータを適用した場合、2.32 GeV にシフトし、幅は 400 MeV に達する。これは強い非摂動的効果を示唆する。