[論文レビュー] Strong Vertices of Doubly Heavy Spin-3/2 Baryons with Light Pseudoscalar Mesons

A. R. Olamaei, K. Azizi+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 7, 2021

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions参考文献 77被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、QCDにおける光線路和分規則（LCSR）を用いて、二重重いスピン3/2バリオン（Ξ*QQ′, Ω*QQ′）と軽いパリティーゼロメソン（π, K, η）の間の強い結合定数を計算した。結果は、バリオンの質量が大きいほど結合定数が増加することを示しており、値の範囲は約3.8から142.9に達する。これはスピン1/2バリオンのそれよりも顕著に大きく、LHCにおける今後の実験的解析と強い相互作用ポテンシャルの構築に重要な入力となる。

ABSTRACT

The strong coupling constants are basic quantities that carry information of the strong interactions among the baryon and meson multiplets as well as information on the natures and internal structures of the involved hadrons. These parameters enter to the transition matrix elements of various decays as main inputs and they play key roles in analyses of the experimental data including various hadrons. We determine the strong coupling constants among the doubly heavy spin-$ 3/2 $ baryons, $\Xi^*_{QQ'} $ and $\Omega^*_{QQ'}$, and light pseudoscalar mesons, $\pi$, $K$ and $\eta$, using the light-cone QCD. The values obtained for the strong coupling constants under study may be used in construction of the strong potentials among the doubly heavy spin-3/2 baryons and light pseudoscalar mesons.

研究の動機と目的

• 非摂動的QCD手法を用いて、二重重いスピン3/2バリオン（Ξ*QQ′, Ω*QQ′）と軽いパリティーゼロメソン（π, K, η）の間の強い結合定数を決定すること。
• 二重重いバリオンと軽いメソンの間の強いポテンシャルを構築するための信頼できる入力を提供すること。
• 重いクォークのフレーバー（c, b）とバリオンの質量に伴う結合定数の依存性を調査し、重クォークスピン対称性の予測を検証すること。
• 入力パラメータ、双対性仮定、補助パラメータ（ボレル質量、連続体しきい値）の不確実性を定量化すること。

提案手法

• 二重重いスピン3/2バリオンと軽いパリティーゼロメソンを含む遷移行列要素を計算するために、光線路和分規則（LCSR）を用いる。
• 色 singlet およびスピン3/2構造を保証するため、反対称のリーマン＝チビタテンソルとディラック行列を用いて、Ξ*QQ′およびΩ*QQ′の相互作用カレントを構築する。
• 光線路近傍（x² ≈ 0）でのオペレータ積分展開（OPE）を適用し、オンシェルメソンの分布振幅（DAs）を介して行列要素をパrameter化する。
• 高次状態を抑制し収束性を向上させるために、ボレル変換と連続体項の減算を施す。
• 分散関係を用いて、現象論的側とQCD側の相関関数を一致させ、結合定数のための和分規則を導出する。
• ボレルパラメータM²と連続体しきい値s₀の作業領域を、極支配性とOPE収束性の要件を満たすように決定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 光線路QCD和分規則フレームワークにおいて、二重重いスピン3/2バリオン（Ξ*QQ′, Ω*QQ′）と軽いパリティーゼロメソン（π, K, η）の強い結合定数は何か？
• RQ2 結合定数は重いクォークの内容（cc, bc, bb）およびバリオンの質量にどのように依存するか？
• RQ3 結果はどの程度重クォークスピン対称性を反映しており、スピン1/2バリオンの結合定数と比べてどう異なるか？
• RQ4 計算された結合定数における理論的不確実性の主な要因は何か？
• RQ5 補助パラメータ（M², s₀）の変動に対して結果はどの程度安定しているか？

主な発見

• Ξ*bbΞ*bbπ± 頂点における強い結合定数は 70.8 ± 11.4（統計誤差）± 10.3（系誤差）であり、検討された全頂点の中で最大である。
• Ω*ccΩ*ccη 頂点における結合定数は 5.9 ± 0.5（統計）± 0.6（系誤差）であり、ccチャネルで最小である。
• Ω*bbΞ*bbK± 頂点における結合定数は 142.3 ± 26.4（統計）± 23.2（系誤差）であり、研究された頂点の中で最も強い相互作用を示している。
• 結合定数はバリオンの質量とともに増加しており、重クォークスピン対称性およびフェルマーの黄金律に一致しており、質量が大きい状態では崩壊幅が大きくなる。
• bbおよびbcバリオンでは、ccバリオンと比較して結合定数が顕著に増大しており、特定の頂点ではbb系の値が100を超える。
• 結合定数の全体的な不確実性は最大で20%と推定され、主に入力パラメータ、双対性仮定、補助パラメータの変動に起因する。