[論文レビュー] Rigorous QCD Predictions for Decays of P-Wave Quarkonia

Geoffrey T. Bodwin, Eric Braaten+1 more|ArXiv.org|Nov 17, 1992

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 7

ひとこと要約

本稿は、P波のクォーカーモノニウム崩壊におけるきめ細やかなQCD因子化定理を提示し、赤外対数を色八重項S波行列要素に吸収する。2つの現象的パラメータのみを用いて、χcおよびhc状態のすべての軽ハドロンおよび電磁的崩壊断面積を予測し、重いクォークモノニウム系における非摂動的QCD効果をテストする一貫性のある枠組みを提供する。

ABSTRACT

We present a new factorization theorem for the decay rates of P-wave states of heavy quarkonia. Infrared logarithms that had appeared in previous perturbative calculations of P-wave decays are absorbed into a quantity that is related to the amplitude for the heavy quark and antiquark to be in a relative color-octet S-wave state. We predict all of the light-hadronic and electromagnetic decays rates of the $χ_c$ and $h_c$ states in terms of two phenomenological parameters.

研究の動機と目的

• 赤外対数によるP波クォーカーモノニウム崩壊の摂動的QCD計算における不一致を解消すること。
• 短距離と長距離のダイナミクスを体系的に分離する場理論的因子化フレームワークを構築すること。
• 一貫した理論的枠組み内で、χcおよびhc状態のすべての軽ハドロンおよび電磁的崩壊断面積を予測すること。
• 非摂動的効果を1つの行列要素に吸収することにより、クォーカーモノニウム崩壊予測における自由パラメータの数を減らすこと。
• 重いクォーカーモノニウム崩壊における色八重項機構のテストのためのきめ細やかな基礎を提供すること。

提案手法

• P波クォーカーモノニウム崩壊断面積のための新しい因子化定理が導出され、短距離摂動的寄与と長距離非摂動的行列要素とに分離される。
• 仮想および実際のグルーオン放出に起因する赤外対数が、重いクォーク-反クォーク対が相対的な色八重項S波状態にある振幅に対応する1つの非摂動的行列要素にまとめられる。
• 崩壊振幅は摂動的係数とこの非摂動的行列要素の積として表現され、αsの体系的展開が可能になる。
• この手法は、重いクォーク効果理論とポテンシャルモデル技術に依存し、P波クォーカーモノニウム状態およびそれらの相互作用を定義する。
• 同じパラメータセットを用いて電磁的およびハドロン的崩壊モードの両方の予測が可能になる。
• 2つの現象的パラメータは実験データへのフィッティングにより決定され、残りの予測は理論的に制約される。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 P波クォーカーモノニウム崩壊振幅における赤外対数をQCD内で体系的に再結合する方法は何か？
• RQ2 軽ハドロンおよび電磁的最終状態を含むP波クォーカーモノニウム崩壊の正しい因子化構造は何か？
• RQ3 χcおよびhc状態のすべての崩壊断面積が、きめ細やかなQCD枠組み内で2つの非摂動的パラメータのみから予測可能か？
• RQ4 色八重項S波配置は、P波クォーカーモノニウム崩壊を媒介する役割を果たすか？
• RQ5 P波クォーカーモノニウム崩壊の理論的予測は、恣意的な仮定に依存せずにどの程度可能か？

主な発見

• 本稿は、重いクォーク-反クォーク対の色八重項S波状態に関連する1つの非摂動的行列要素に、すべての赤外対数を効果的に吸収することに成功した。
• χcおよびhc状態のすべての軽ハドロンおよび電磁的崩壊断面積が、2つの現象的パラメータのみで記述され、理論的曖昧性が顕著に低減された。
• この枠組みは、P波クォーカーモノニウム崩壊の一貫性がありきめ細やかなQCD記述を提供し、従来の摂動的計算における不一致を解消した。
• 因子化定理による対数の適切な再結合のおかげで、予測された崩壊断面積は有限であり、赤外安全である。
• この手法により、実験データから非摂動的行列要素をモデルに依存せずに抽出できる。
• 精密な理論的予測を通じて、クォーカーモノニウム物理学における色八重項機構のテストの基盤が確立された。