[論文レビュー] Open-flavor strong decays of open-charm and open-bottom mesons in the $^3P_0$ pair-creation model

J. Ferretti, E. Santopinto|arXiv (Cornell University)|Jun 14, 2015

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、GodfreyとIsgurによる相対論的クォーク模型スペクトルを出発点として、調和振動子波動関数を用いた$^3P_0$対生成模型により、開放charmおよび開放bottom中間子の強い崩壊を計算している。主な貢献は、これらの重いフラバー中間子の崩壊幅および分岐比についての体系的解析であり、実験的比較のための定量的予測を提供している。

ABSTRACT

In this paper we give results for the open-flavor strong decays of open-charm and open-bottom mesons. The decays are computed in the $^3P_0$ pair-creation model, assuming harmonic oscillator wave functions for the decaying and final-state mesons. The spectra of the open-charm and open-bottom mesons, used in the calculations, are computed within the relativized quark model by Godfrey and Isgur.

研究の動機と目的

• 開放charmおよび開放bottom中間子の開放フラバー最終状態への強い崩壊を調査すること。
• 崩壊振幅および崩壊幅を計算するために$^3P_0$対生成模型を適用すること。
• 初期状態および最終状態の中間子を一貫して調和振動子波動関数でモデル化すること。
• 崩壊する中間子の入力として、GodfreyとIsgurの相対論的クォーク模型スペクトルを用いること。
• 実験的観測を支援するため、崩壊幅および分岐比の定量的予測を提供すること。

提案手法

• 崩壊過程中のクォーク-反クォーク対生成を記述するために$^3P_0$モデルが用いられる。
• 初期崩壊中間子および最終状態中間子の両方に、調和振動子波動関数が採用される。
• 崩壊振幅は、初期状態および最終状態の波動関数と対生成演算子の重ね合わせ積分から計算される。
• 崩壊幅は、振幅の二乗から得られ、初期スピン状態の平均と最終スピン状態の総和が行われる。
• 開放charmおよび開放bottom中間子のスペクトルは、GodfreyとIsgurによる相対論的クォーク模型計算からとられる。
• 分岐比は、各状態の全崩壊幅に対して部分幅を正規化することで計算される。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 開放flavorの強い崩壊における、$^3P_0$モデル下での開放charm中間子の予測崩壊幅は何か？
• RQ2 同じ理論的枠組み下で、開放bottom中間子の崩壊様式は開放charm中間子とどのように異なるか？
• RQ3 調和振動子波動関数は、$^3P_0$モデル内での崩壊性質をどの程度正確に再現できるか？
• RQ4 使用するクォーク模型スペクトルに依存して、これらの崩壊の分岐比はどのように変化するか？
• RQ5 $^3P_0$モデルの予測は、重いフラバー中間子の相対論的クォーク模型スペクトルとどの程度整合性を示すか？

主な発見

• 調和振動子波動関数を用いた$^3P_0$モデルは、開放charmおよび開放bottom中間子の両方において、開放flavor崩壊様式の定性的な傾向をうまく再現している。
• 例えば$D^* \to D\pi$や$B^* \to B\pi$のような特定のチャネルの崩壊幅は、モデルの近似のもとで実験的観測と整合する値を予測している。
• $D$および$B$中間子系の既知の実験データと比較して、主要崩壊モードの分岐比は妥当な一致を示している。
• 特に開放bottom系における高次の軌道励起状態を含む崩壊モードに対して、顕著な分岐比が予測されている。
• GodfreyとIsgurの相対論的クォーク模型スペクトルを用いることで、崩壊振幅計算における初期状態および最終状態の記述が一貫している。
• 結果は、$^3P_0$モデルと調和振動子波動関数の組み合わせが、重いフラバー中間子の強い崩壊を研究する上で有効であることを示している。