[論文レビュー] Predictions for $Ξ_b^- ightarrow π^- \left(D_s^- ight) \ Ξ_c^0 (2790) \left(Ξ_c^0 (2815) ight)$ and $Ξ_b^- ightarrow \barν_l l \ Ξ_c^0 (2790) \left(Ξ_c^0 (2815) ight)$

R. Pavao, Wei-Hong Liang+2 more|arXiv (Cornell University)|Jan 24, 2017

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 3

ひとこと要約

本稿は、準素子およびベクトルバリオンのカップルドチャネルに基づく動的ハドロン分子モデルを用いて、Ξ_b⁻バリオンの非レプトンおよび半レプトン性崩壊におけるΞ_c⁰(2790)およびΞ_c⁰(2815)共鳴状態への分岐比を予測する。結果はD*ΛおよびD*Σ結合強度に強く依存しており、予測される分岐比は10⁻⁷のオーダーであり、将来のLHCb実験でテスト可能で、これらの charm バリオンの分子的性質を検証できる。

ABSTRACT

We have performed the calculations for the nonleptonic $Ξ_b^- ightarrow π^- \ Ξ_c^0 (2790) \left(J=\frac{1}{2} ight)$ and $Ξ_b^- ightarrow π^- \ Ξ_c^0 (2815) \left(J=\frac{3}{2} ight)$ and the same reactions replacing the $π^-$ by a $D_s^-$. At the same time we evaluate the semileptonic rates for $Ξ_b^- ightarrow \barν_l l \ Ξ_c^0 (2790)$ and $Ξ_b^- ightarrow \barν_l l \ Ξ_c^0 (2815)$. We look at the reactions from the perspective that the $Ξ_c^0 (2790)$ and $Ξ_c^0 (2815)$ resonances are dynamically generated from the pseudoscalar-baryon and vector-baryon interactions. We evaluate ratios of the rates of these reactions and make predictions that can be tested in future experiments. We also find that the results are rather sensitive to the coupling of the $Ξ_c^*$ resonances to the $D^* Σ$ and $D^* Λ$ components.

研究の動機と目的

• Ξ_b⁻ → π⁻ Ξ_c⁰(2790)、Ξ_b⁻ → π⁻ Ξ_c⁰(2815)、Ξ_b⁻ → D_s⁻ Ξ_c⁰(2790)、Ξ_b⁻ → D_s⁻ Ξ_c⁰(2815) の部分崩壊幅の予測。
• Ξ_b⁻ → ν̄_l l Ξ_c⁰(2790)およびΞ_b⁻ → ν̄_l l Ξ_c⁰(2815) の半レプトン性崩壊率の評価。
• Ξ_c⁰(2790)およびΞ_c⁰(2815)が、準素子およびベクトルバリオンの相互作用から生成された動的状態としての分子的性質を検証すること。
• D*ΛおよびD*Σ成分の結合強度に感受性を持つ測定可能な予測を提供し、カップルドチャネル力学の妥当性を検証する。

提案手法

• Ref. weihong および weisemi のΛ_b崩壊に対する形式的展開をΞ_b⁻崩壊に適応し、動的カップルドチャネルモデルを用いる。
• Ξ_c⁰(2790)およびΞ_c⁰(2815)を、ユニタリカップルドチャネルアプローチによりDΣ、DΛ、D*Σ、D*Λ相互作用から生成された動的生成共鳴状態としてモデル化する。
• Chiralラグランジアンおよびヘビィクォークスピン対称性に基づいて導出された、DΣ、DΛ、D*Σ、D*Λチャネルの結合定数をRef. romanetsから採用する。
• クォークレベル行列要素およびスピン構造を用いて崩壊振幅を評価し、ハドロン頂点モデルにより最終状態相互作用を考慮する。
• 未知のクォークレベル行列要素に依存するのを減らすために、部分幅の比を計算し、スピンおよび結合構造に焦点を当てる。
• 実験的に測定されたΛ_b → π⁻ Λ_c(2595)およびΛ_b → ν̄_l l Λ_c(2595)の崩壊率からのスケーリングにより、絶対的分岐比を推定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 非レプトン性Ξ_b⁻ → π⁻ Ξ_c⁰(2790)およびΞ_b⁻ → π⁻ Ξ_c⁰(2815)崩壊の予測分岐比は何か？
• RQ2 半レプトン性崩壊率Ξ_b⁻ → ν̄_l l Ξ_c⁰(2790)およびΞ_b⁻ → ν̄_l l Ξ_c⁰(2815)の比較は、共鳴状態の構造に何を明らかにするか？
• RQ3 Ξ_c⁰(2790)およびΞ_c⁰(2815)共鳴状態におけるD*ΛおよびD*Σ成分の結合強度に、予測はどれほど感受性を示すか？
• RQ4 非レプトン性および半レプトン性崩壊幅の比は、これらの共鳴状態の分子的性質を検証するためのテストとして有効か？
• RQ5 予測された分岐比は、現在または将来のLHCbのような実験で測定可能範囲内にあるか？

主な発見

• Λ_b → π⁻ Λ_c(2595)の崩壊率からのスケーリングを仮定した場合、Ξ_b⁻ → π⁻ Ξ_c⁰(2790)の予測分岐比は約1.5 × 10⁻⁷である。
• 同じスケーリング法を用いた場合、Ξ_b⁻ → π⁻ Ξ_c⁰(2815)の分岐比は約2.0 × 10⁻⁷と推定される。
• 非レプトン性崩壊幅の比Ξ_b⁻ → π⁻ Ξ_c⁰(2790) / Ξ_b⁻ → D_s⁻ Ξ_c⁰(2790)は約0.75と予測され、D_s⁻が崩壊振幅において顕著な役割を果たしていることを示唆する。
• 半レプトン性崩壊幅比Ξ_b⁻ → ν̄_l l Ξ_c⁰(2790) / Ξ_b⁻ → ν̄_l l Ξ_c⁰(2815)は約0.65と予測され、スピンおよび結合構造に敏感である。
• 結果はD*ΛおよびD*Σ結合定数の符号および大きさに強く依存しており、符号の反転は類似のΛ_b崩壊における実験データと強い不一致を引き起こす。
• 絶対的率はDΣおよびDΛ寄与の間で大きなキャンセレーションを示し、小さな合成値となり、モデルパラメータに極めて感受性が高くなる。