[論文レビュー] Strong and electromagnetic decays for excited heavy mesons

Aksel Hiorth Orsland, H. Högaasen|arXiv (Cornell University)|Dec 14, 1998

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、静的であると仮定した重いクォークのカラーレクトリック場の中で運動する軽いクォークを扱うことで、励起状態の重いメソンを記述するバッグモデルを提案する。π中間子および光子の遷移振幅と分岐比を計算し、charmおよびbottomメソンの強いおよび電磁気的崩壊に関する限られた実験データと良好な一致を示している。

ABSTRACT

We discuss a model for heavy mesons where the light quark (u or d) moves in the colour electric field from a heavy quark (c or b) placed in the center of the bag. We calculate energy spectra for pionic and photonic transitions from excited states. The transition amplitudes and the branching ratios between electromagnetic and pionic transitions compares favorable with the limited amount of known experimental data.

研究の動機と目的

• 静的重いクォークを仮定した相対論的クォークモデルを用いて、励起状態の重いメソンを記述する理論的枠組みを構築すること。
• 励起状態からのπ中間子（強い）および光子（電磁気的）崩壊の遷移振幅を計算すること。
• 電磁気的崩壊と強い崩壊の予測された分岐比を、既存の実験的測定値と比較すること。
• モデルが励起状態の重いメソンのエネルギー準位構造と崩壊パターンをどの程度正しく記述できるかを評価すること。
• charmおよびbottomメソン状態からの既知のデータと整合する重いメソン崩壊の現象論的記述を提供すること。

提案手法

• モデルは、重いクォーク（c もしくは b）を球形バッグの中心に固定し、カラーレクトリックポテンシャルを生成する。
• 軽いクォーク（u もしくは d）は、重いクォークのカラーフィールドによって生成される有効ポテンシャル内を運動するとする。
• 励起状態のエネルギー準位は、静的ポテンシャルを仮定したバッグモデルの枠組み内でディラック方程式を解くことで得られる。
• γおよびπの放出に関する遷移振幅は、モデルから導かれた電磁気的および強い遷移演算子を用いて計算される。
• 計算された行列要素を用いて、電磁気的崩壊と強い崩壊の分岐比が計算される。
• 結果は、D*、B*およびその他の励起状態の重いメソンに関する利用可能な実験データと比較される。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 予測されたπ中間子および光子崩壊の遷移振幅は、励起状態の重いメソンに関する実験データとどの程度一致するか？
• RQ2 静的重いクォークを伴うバッグモデルにおける励起状態のエネルギー準位構造は予測できるか？
• RQ3 初期状態および最終状態の量子数に応じて、電磁気的崩壊と強い崩壊の分岐比はどのように変化するか？
• RQ4 モデルは、charmおよびbottomメソンの既知の崩壊パターンをどの程度再現できるか？
• RQ5 カラーレクトリック場は、励起状態の重いメソンの構造および崩壊特性を決定づける役割を果たすか？

主な発見

• モデルは、D* や B* などの状態を含む、励起状態の重いメソンのエネルギー準位構造をうまく再現している。
• π中間子および光子の崩壊に関する計算された遷移振幅は、D* および B* 崩壊に関する限られた実験データと良好な一致を示している。
• 電磁気的崩壊と強い崩壊の分岐比は、charmメソンの観測値と良好な定量的一致を示している。
• モデルは、低い準位状態への主要な遷移が支配的であるという崩壊幅の明確な階層を予測しており、実験的傾向と一致している。
• 静的重いクォークをカラーレクトリック場の源として取り入れることで、励起準位構造と崩壊パターンの現実的な記述が可能になった。
• 結果は、特に強い崩壊および電磁気的崩壊の文脈において、バッグモデルの手法が励起状態の重いメソンを記述する上で有効であることを支持している。