[論文レビュー] Possible $J^{PC} = 0^{--}$ Charmonium-like State

Wei Chen, Shi-Lin Zhu|arXiv (Cornell University)|Mar 19, 2010

Molecular spectroscopy and chirality被引用数 3

ひとこと要約

本稿は、四クォーク型インターオンピング電流を用いたQCD和則を用いて、$J^{PC} = 0^{--}$ チャーミオン類状態の存在を調査する。4.5 GeV程度の予測質量が得られ、これは狭い共鳴状態である可能性を示唆しており、その崩壊、生成および実験的探索の可能性についても議論されている。

ABSTRACT

We study the possible charmonium-like states with $J^{PC}=0^{--}, 0^{-+}$ using the tetraquark interpolating currents with the QCD sum rules approach. The extracted masses are around 4.5 GeV for the $0^{--}$ charmonium-like states and 4.6 GeV for the $0^{-+}$ charmonium-like states while their bottomonium-like analogues lie around 10.6 GeV. We also discuss the possible decay, production and the experiment search of the $0^{--}$ charmonium-like state.

研究の動機と目的

• 従来のクォーク模型を越えた$J^{PC} = 0^{--}$ チャーミオン類状態の存在を調査すること。
• このような状態が$c\bar{c}q\bar{q}$ 構造を持つ四クォーク状態として記述可能かどうかを検討すること。
• クォーク・グルーオンレベルでQCD和則を用いて、$0^{--}$ 状態の質量およびスペクトル的性質を決定すること。
• $0^{--}$ 状態の崩壊、生成メカニズムおよび実験的探索戦略を分析すること。
• 予測質量が約10.6 GeVに位置するボトミオン類状態の$0^{--}$ 状態と比較すること。

提案手法

• 二クォーク-反二クォーク場を用いて、明確な$J^{PC} = 0^{--}$ および $0^{-+}$ 量子数を持つ四クォーク型インターオンピング電流を構築する。
• 電流-電流相関から二点相関関数$\Pi(q^2)$を計算するため、QCD和則アプローチを適用する。
• 摂動的寄与、$\langle \bar{q}q \rangle$、$\langle g^2 G^2 \rangle$、$\langle \bar{q}g\sigma\cdot G q \rangle$、$\langle g^3 f^{abc} G^a G^b G^c \rangle$ を含む、次元8までのオペレータまでを考慮して、スペクトル密度$\rho(s)$を評価する。
• 連続状態の寄与を抑えるためにボレル変換を実行し、和則$\Pi(M^2) = \int \rho(s) e^{-s/M^2} ds$ を用いて質量を抽出する。
• 発散を扱うために、演算子積展開（OPE）および次元正則化を用いる。
• ボレルパラメータ$M^2$、連続状態のしきい値$s_0$、および極支配仮定を用いた標準的な和則手順により、質量および結合定数を抽出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 $J^{PC} = 0^{--}$ チャーミオン類状態は、$c\bar{c}q\bar{q}$ 量子数を持つ四クォーク状態として存在するか？
• RQ2 QCD和則フレームワーク内での$0^{--}$ 状態の予測質量は何か？
• RQ3 グルーオン、クォーク、三グルーオンの凝集体の寄与が、スペクトル密度および質量予測にどのように影響するか？
• RQ4 $0^{--}$ 状態の主要な崩壊モードおよび生成チャネルは何か？
• RQ5 $0^{--}$ 状態は、質量および構造的性質においてボトミオン類状態の対応物とどのように異なるか？

主な発見

• QCD和則アプローチを用いることで、$J^{PC} = 0^{--}$ チャーミオン類状態の質量は約4.5 GeVであると予測されている。
• $0^{-+}$ チャーミオン類状態の質量は約4.6 GeVであり、そのボトミオン類状態の対応物は約10.6 GeVに予測されている。
• $0^{--}$ 状態のスペクトル密度には、グルーオン凝集体$\langle g^2 G^2 \rangle$ および三グルーオン凝集体$\langle g^3 f^{abc} G^a G^b G^c \rangle$ の寄与が顕著に含まれており、これらは和則の結果を安定化させている。
• $0^{--}$ 状態の重ね合わせ係数$f_X$が抽出され、インターオンピング電流との非可逆的結合が示唆されている。
• この状態は、$\gamma \gamma$、$\gamma Z_c$、$Z_c \bar{Z}_c$ 終状態を介して崩壊すると予想され、$B$メソン崩壊において検出可能である可能性がある。
• 解析から、2 GeV未満の軽い四クォーク電流では$0^{--}$ 状態は支持されないが、運動エネルギーの低減と安定性の向上により、重クォーク系では有効であることが示された。