[論文レビュー] Rare decays B -> (K, K*) (l+ l-, nu bar{nu}) in the quark model

Dmitri Melikhov, N. Nikitin+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 9, 1997

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 14

ひとこと要約

この論文は、初期および最終状態のメソン波動関数に基づく分散表現を用いて、メソン遷移形ファクターを計算する相対論的クォーク模型を用いて、レアな半レプトン的B → (K, K*)ℓ⁺ℓ⁻崩壊を分析している。崩壊断面積はクォーク模型パラメータに大きく依存するが、二重レプトンの前後対称性およびレプトンの偏光非対称性はわずかに10%程度のモデル依存性を示し、標準模型内での予測が頑健であることを示している。

ABSTRACT

Long-distance effects in exclusive rare semileptonic transitions B -> (K, K*) are analysed within a relativistic quark model. The meson transition form factors, describing the meson amplitudes of the effective weak Hamiltonian, are calculated within the dispersion formulation of the quark model as relativistic double spectral representations through the wave functions of the initial and final mesons. The dilepton spectra and lepton asymmetries are considered within the framework provided by the Standard Model. It is found that, while the non-resonant decay rates are very sensitive to quark model parameters, the model dependence of the predicted dilepton forward-backward and lepton polarization asymmetries is remarkably small, providing only an overall ~10% uncertainty.

研究の動機と目的

• 相対論的クォーク模型を用いて、B → (K, K*)ℓ⁺ℓ⁻の排他的な稀な半レプトン的崩壊における長距離効果を調査すること。
• 初期および最終状態のメソン波動関数に基づく分散表現を用いて、メソン遷移形ファクターを計算すること。
• 標準模型の枠組み内で、二重レプトンスペクトルおよびレプトン非対称性を評価すること。
• 特に非対称性に対して、観測量がクォーク模型パラメータにどの程度敏感であるかを評価すること。

提案手法

• B → (K, K*)遷移の力学を記述するために相対論的クォーク模型を用いる。
• 初期および最終状態のメソン波動関数を含む二重スペクトル表現として遷移形ファクターを表現する分散表現を用いる。
• 排他的崩壊における弱いカレント行列要素をモデル化するために有効な弱いハミルトニアンを適用する。
• 計算された形ファクターを用いて、標準模型内での二重レプトンスペクトルおよびレプトン非対称性を計算する。
• クォーク模型パラメータを変化させ、その観測量への影響を評価することで、モデル依存性を定量化する。
• 前後非対称性および偏光非対称性に焦点を当て、パラメータに依存しない頑健な予測を同定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 相対論的クォーク模型の枠組みにおいて、長距離効果はB → (K, K*)ℓ⁺ℓ⁻崩壊の二重レプトンスペクトルにどのように影響するか？
• RQ2 予測された二重レプトン前後非対称性は、クォーク模型パラメータにどの程度依存するか？
• RQ3 レプトンの偏光非対称性は、基礎となるクォーク模型の変化に対してどの程度敏感か？
• RQ4 メソン波動関数は、これらの稀な崩壊における遷移形ファクターを決定する上で果たす役割は何か？
• RQ5 クォーク模型パラメータの不確実性がある中でも、非対称性の予測が頑健に得られるか？

主な発見

• B → (K, K*)ℓ⁺ℓ⁻崩壊における非共鳴状態の崩壊断面積は、クォーク模型パラメータに強く依存しており、分岐比において顕著なモデル依存性があることを示している。
• 二重レプトン前後非対称性はわずかに約10%のモデル依存性を示しており、異なるクォーク模型の実装に対しても頑健な観測量であると示唆している。
• レプトンの偏光非対称性も顕著に小さなモデル依存性を示し、パラメータの変動に対して同程度の約10%の不確実性を示している。
• 相対論的クォーク模型の分散表現は、メソン波動関数を入力として用いて、遷移形ファクターをうまく再現している。
• 予測された非対称性はクォーク模型パラメータの変動に対しても安定しており、標準模型の検証に有用である可能性を示している。
• 結果から、前後非対称性および偏光非対称性は、標準模型を超える物理を抽出するための精度の高い観測量として有望であると示唆される。