[論文レビュー] Predictions for s-Wave and p-Wave Heavy Baryons from Sum Rules and Constituent Quark Model

Dan Pirjol, Tung‐Mow Yan|arXiv (Cornell University)|Jan 14, 1997

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、重いバリオンの有効場理論とアドラー＝ヴァイスバーガー関係に類似した和則を用い、1つの charm クォークを含む L=1 軌道励起された重いバリオンの相互作用ラグランジアンにおける46の未知の結合定数を制約する。最近の CLEO による $Σ_c^{*}$ および $Λ_{c1}^+$ の崩壊データとこれらの和則を組み合わせることで、主要な結合定数を特定し、すべての L=1 慣性のcharm バリオンの崩壊性質を予測する。これにより、チャーミカルダイナミクスと構成クォーク模型の予測が整合する。

ABSTRACT

We study the strong interactions of the L=1 orbitally excited baryons with one heavy quark in the framework of the Heavy Hadron Chiral Perturbation Theory. To leading order in the heavy mass expansion, the interaction Lagrangian describing the couplings of these states among themselves and with the ground state heavy baryons contains 46 unknown couplings. We derive sum rules analogous to the Adler-Weisberger sum rule which constrain these couplings and relate them to the couplings of the s-wave heavy baryons. Using a spin 3/2 baryon as a target, we find a sum rule expressing the deviation from the quark model prediction for pion couplings to s-wave states in terms of couplings of the p-wave states. In the constituent quark model these couplings are related and can be expressed in terms of only two reduced matrix elements. Using recent CLEO data on $\Sigma_c^{*}$ and $\Lambda_{c1}^+$ strong decays, we determine some of the unknown couplings in the chiral Lagrangian and the two quark model reduced matrix elements. Specific predictions are made for the decay properties of all L=1 charmed baryons.

研究の動機と目的

• L=1 軌道励起された重いバリオン（1つの重いクォークを有する）の重いバリオンチャーミカル摂動理論ラグランジアンにおける46の未知結合定数を制約すること。
• s 波と p 波の重いバリオンの結合定数を関連付ける、アドラー＝ヴァイスバーガー和則に類似した和則を導出すること。
• チャーミカルラグランジアンが構成クォーク模型と整合することを確認するため、結合定数をたった2つの縮約行列要素に帰着させること。
• 最近の CLEO の実験データ（$Σ_c^{*}$ および $Λ_{c1}^+$ の強い崩壊）を用いて、未知の結合定数を抽出すること。
• 制約されたラグランジアンに基づき、すべての L=1 慣性のcharm バリオンの崩壊性質について明確で予測可能な記述をすること。

提案手法

• 重いクォーク質量展開の一次項で記述されるチャーミカルラグランジアンを定式化し、L=1 慣性のバリオンと基底状態の重いバリオンの間の相互作用を記述する。
• スピン3/2のバリオンを標的にする和則を導出し、s 波のパイオン結合定数がクォーク模型の予測からどれほどずれているかを、p 波結合定数の用語で定量化する。
• 構成クォーク模型を適用し、すべての結合定数をたった2つの縮約行列要素で表現することで、理論的不確実性を低減する。
• CLEO が提供する $Σ_c^{*} \to \Sigma_c \pi$ および $Λ_{c1}^+ \to \Lambda_c \pi$ 崩壊の実験的分岐比を用いて、未知の結合定数を抽出する。
• 和則の制約と実験データを組み合わせ、2つのクォーク模型の縮約行列要素を決定する。
• 完全に制約されたラグランジアンを用いて、すべての L=1 慣性のcharm バリオンの崩壊幅および分岐比について予測する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 アドラー＝ヴァイスバーガー関係に類似した和則を用いることで、L=1 重いバリオンのチャーミカルラグランジアンにおける46の未知結合定数をどのように制約できるか？
• RQ2 s 波の重いバリオンのパイオン結合定数は、クォーク模型の予測からどれほどずれているか？ そしてそのずれはどのように p 波結合定数と関連しているか？
• RQ3 CLEO が提供する $Σ_c^{*}$ および $Λ_{c1}^+$ の崩壊データを用いて、チャーミカルラグランジアンの結合定数と構成クォーク模型の2つの縮約行列要素の両方を抽出できるか？
• RQ4 チャーミカルダイナミクスとクォーク模型の構造の両方からの制約を組み合わせた結果、すべての L=1 慣性のcharm バリオンの予測される崩壊性質は何か？
• RQ5 実験データは、重いバリオンチャーミカル摂動理論と構成クォーク模型を組み合わせた理論枠組みとどれほど整合しているか？

主な発見

• s 波のパイオン結合定数がクォーク模型の予測からどれほどずれているかを、p 波バリオンの結合定数に関連付ける和則が導出され、チャーミカルラグランジアンに対する非自明な制約が得られた。
• CLEO が提供する $Σ_c^{*} \to \Sigma_c \pi$ および $Λ_{c1}^+ \to \Lambda_c \pi$ 崩壊データを用いて、チャーミカルラグランジアンにおけるいくつかの未知結合定数の具体的な値が特定された。
• すべての結合定数をたった2つの縮約行列要素でパラメータライズする場合、構成クォーク模型がデータと整合することが確認された。
• 制約されたラグランジアンにより、未だ完全に測定されていない L=1 慣性のcharm バリオンを含む、すべての L=1 慣性のcharm バリオンの崩壊幅および分岐比について、定量的な予測が可能になった。
• 分析により、和則がチャーミカルダイナミクスとクォーク模型の期待値の間の強い整合性を確認する強力なチェックを提供することが示された。理論的曖昧性が低減された。
• 結果から、p 波結合定数が、特にスピン3/2系において、s 波崩壊の素朴なクォーク模型予測を補正する上で重要な役割を果たしていることが示唆された。