[論文レビュー] Probing the helicity structure of $b o s \gamma$ in $\Lambda_b o \Lambda \gamma$

Thomas Mannel, Stefan Recksiegel|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 1997

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、重味クォーク対称性とポール模型を用いて、Λc → Λℓν̄ 衰えから形式因子を抽出することで、b → sγ 遷移のヘリシティ構造を調べる、希少な崩壊 Λb → Λγ を検討する。長距離寄与は無視できるほど小さく、Λb → Λγ における極化非対称性 α′ の測定が、C7gV–C7gA 平面上でベクトル型および軸性ベクトル型カップリングを区別することにより、標準模型を超える新しい物理を制約できることを示している。

ABSTRACT

We investigate the rare decay $\\Lambda_b \ o \\Lambda \\gamma$ which receives both short and long distance contributions. We estimate the long distance contributions and find them very small. The form factors are obtained from pole model. The short distance piece opens a window to new physics and we discuss the sensitivity of $\\Lambda_b \ o \\Lambda \\gamma$ to such effects.

研究の動機と目的

• 希少崩壊 Λb→Λγ を用いて、b→sγ 遷移のヘリシティ構造を調べること。
• 仮想 J/Ψ や W 交換メカニズムによる長距離寄与を推定すること。
• 重味クォーク対称性とポール模型を用いて、Λc→Λℓν̄ 衰えから形式因子を抽出すること。
• Λb→Λγ が標準模型を超える新しい物理に対してどれほど感度を持つかを評価すること。
• 極化非対称性 α′ が gV および gA カップリング構造を明確に探査できることを示すこと。

提案手法

• ベクトル型（gV）および軸性ベクトル型（gA）カップリングを含む有効ハミルトニアンを用いて、b→sγ 遷移を記述する。
• 重味クォーク対称性を適用し、Λb→Λγ を Λc→Λℓν̄ に結びつけることで、形式因子を2つに簡略化する（F1 および F2）。
• 形式因子の q² 依存性をポール模型（モノポールおよびディポール）で記述し、p·v をパラメータとして用いる。
• ベクトル支配とダイクォーク模型を用いて長距離寄与を推定し、それらが無視できるほど小さいことが判明する。
• 崩壊断面積と極化非対称性 α′ を、C7gV–C7gA 平面上の比 (C7gA)/(C7gV) に結びつける。
• 包含的 B→Xsγ 確率を用いて (C7gV)² + (C7gA)² を固定し、カップリング平面に円を形成する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 b→sγ のヘリシティ構造は、Λb→Λγ のようなバリオン崩壊を通じて探査可能か？
• RQ2 仮想 J/Ψ や W 交換による長距離寄与は、Λb→Λγ においてどの程度顕著か？
• RQ3 Λb→Λγ における極化非対称性 α′ は、b→sγ におけるベクトル型と軸性ベクトル型カップリングをどの程度明確に区別できるか？
• RQ4 Λb→Λγ は、標準模型を超える新しい物理に対してどの程度感度を持つか？
• RQ5 α′ 測定によって、C7gV–C7gA 平面上の gV と gA カップリングのあいまいさを解消できるか？

主な発見

• Λb→Λγ の分岐比は、形式因子の q² 依存性（モノポール対ディポール）に応じて (1–4)×10⁻⁵ と推定される。
• 仮想 J/Ψ や W 交換による長距離寄与は無視できるほど小さく、短距離振幅の1%未満の補正にとどまる。
• 極化非対称性 α′ は 2gVgA/(gV² + gA²) に比例し、標準模型では中心値として α′ = −0.351 を示す。
• α′ の測定は、C7gV–C7gA 平面上で gA↔gV に対して対称な2本の重複する直線をもたらし、長距離寄与の推定から得られる 2ρC7 の不確かさ幅を有する。
• 標準模型における α′ の予測値は、gA↔gV に対して対称な直線とほぼ重複しており、追加の測定がなければ gV と gA を区別するのは困難である。
• 分岐比が約 10⁻⁵ であるため、約 10⁸ 個の b クォークが必要で、約 100 イベントを観測可能であり、Tevatron や LHC、HERA-B で観測可能である。