[論文レビュー] Perturbative QCD factorization of pi gamma* ---> gamma (pi) and B ---> gamma (pi) lepton anti-neutrino

Hsiang-nan Li|arXiv (Cornell University)|Jul 1, 2001

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 36被引用数 45

ひとこと要約

この論文は、共変ゲージにおけるWard恒等式を用いて、πγ*→γおよびπγ*→π過程における摂動的QCDの因子化を確立し、軟発散のキャンセルを証明するとともに、衝突的発散を非局所行列要素で定義されるパイオン波動関数に集約する。ゲージ不変性およびパイオン波動関数の普遍性が確認され、重いクォーク極限におけるバリアントB→γlν̄およびB→πlν̄崩壊への枠組みの拡張が行われ、適切なフレームで光線方向のBメソン波動関数が定義される。

ABSTRACT

We prove the factorization theorem for the processes {pi}{gamma}{sup *}{r_arrow}{gamma} and {pi}{gamma}{sup *}{r_arrow}{pi} to leading twist in the covariant gauge by means of the Ward identity. Soft divergences cancel and collinear divergences are grouped into a pion wave function defined by a nonlocal matrix element. The gauge invariance and universality of the pion wave function are confirmed. The proof is then extended to the exclusive B meson decays B{r_arrow}{gamma}l{bar {nu}} and B{r_arrow}{pi}l{bar {nu}} in the heavy quark limit. It is shown that a light-cone B meson wave function, though absorbing soft dynamics, can be defined in an appropriate frame. Factorization of the B{r_arrow}{pi}l{bar {nu}} decay in k{sub T} space, k{sub T} being parton transverse momenta, is briefly discussed. We comment on the extraction of the leading-twist pion wave function from experimental data.

研究の動機と目的

• 摂動的QCDにおけるパイオンおよび仮想光子遷移を伴う排他的過程の厳密な因子化フレームワークを確立すること。
• ゲージ不変な定義を通じて、πγ*→γおよびπγ*→π振幅における軟発散および衝突的発散の問題を解決すること。
• 重いクォーク極限におけるB中間子崩壊B→γlν̄およびB→πlν̄への因子化形式主義の拡張すること。
• 適切な参照フレームで軟発散を含む動的性質を捉える光線方向のB中間子波動関数を定義すること。
• 実験データから一次項のパイオン波動関数を抽出する理論的根拠を提供すること。

提案手法

• 共変ゲージにおけるWard恒等式を用いて、πγ*→γおよびπγ*→π過程の一次項における因子化定理を証明する。
• 衝突的発散がパイオン波動関数を定義する非局所行列要素に吸収されることを特定する。
• ゲージ対称性による軟発散のキャンセルを示し、赤外有限性を保証する。
• 重いクォーク効果理論の極限におけるB→γlν̄およびB→πlν̄崩壊への因子化証明を拡張する。
• 適切なフレームでゲージ不変性を保ちながら軟発散を含む動的性質を捉える光線方向のB中間子波動関数を定義する。
• B→πlν̄崩壊におけるkT空間における因子化を議論し、横運動量依存性の重要性を強調する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ゲージ対称性を用いて、摂動的QCDにおけるπγ*→γおよびπγ*→π過程の因子化を厳密に証明する方法は何か？
• RQ2 Ward恒等式は、軟発散のキャンセルおよびパイオン波動関数のゲージ不変性をどのように保証するか？
• RQ3 重いクォーク極限において、軟発散を組み込んだ一貫した光線方向のB中間子波動関数を定義できるか？
• RQ4 kT空間における因子化構造は、B→πlν̄崩壊振幅の記述にどのように影響を与えるか？
• RQ5 理論的枠組みは、実験データから一次項パイオン波動関数を抽出する際にどのような制約を課えるか？

主な発見

• Ward恒等式のおかげで、πγ*→γおよびπγ*→π過程における軟発散がキャンセルされ、ゲージ不変な因子化が保証される。
• 衝突的発散は、非局所行列要素で定義されるパイオン波動関数に体系的に集約される。
• パイオン波動関数がゲージ不変であり、さまざまな過程に普遍的であることが示され、物理的意味の重要性が確認される。
• 因子化フレームワークは、重いクォーク極限におけるB→γlν̄およびB→πlν̄崩壊へと成功裏に拡張される。
• 適切なフレームで光線方向のB中間子波動関数が定義され、軟発散を含みながらもゲージ不変性を保つ。
• 本論文は、排他的崩壊の実験データから一次項パイオン波動関数を抽出する理論的基盤を提供する。