[論文レビュー] Study of the semileptonic decay Lambda0(b) ---> Lambda(c)+ l- anti-nu(l)

C. Albertus, E. Hernández+1 more|arXiv (Cornell University)|May 1, 2005

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 21被引用数 2

ひとこと要約

本研究は、非相対論的クォーク模型に重味クォーク対称性の制約を適用し、1体のカレント演算子を持つスペクテーター模型を用いて、半レプトン性崩壊 Λb⁰ → Λc⁺ l⁻ ν̄ を評価する。6つの形因子を計算し、格子QCDと良好な一致を示す。抽出された |Vcb| = 0.047 ± 0.005 および Isgur-Wise 関数の ρ² = 0.98 は、格子計算および DELPHI の結果と一致する。

ABSTRACT

Within the framework of a nonrelativistic quark model we evaluate the six form factors associated with the Λ b 0 → Λ c + l − ν ¯ l semileptonic decay. The baryon wave functions were evaluated using a variational approach applied to a family of trial functions constrained by Heavy Quark Symmetry (HQS). We use a spectator model with only one-body current operators. For these operators we keep up to first order terms on the internal (small) heavy quark momentum, but all orders on the transferred (large) momentum. Our result for the partially integrated decay width is in good agreement with lattice calculations. Comparison of our total decay width to experiment allows us to extract the V c b Cabbibo-Kobayashi-Maskawa matrix element for which we obtain a value of | V c b | = 0.047 ± 0.005 in agreement with a recent determination by the DELPHI Collaboration. Furthermore, we obtain the universal Isgur-Wise function with a slope parameter ρ 2 = 0.98 in agreement with lattice results.

研究の動機と目的

• 非相対論的クォーク模型の枠組み内で、半レプトン性崩壊 Λb⁰ → Λc⁺ l⁻ ν̄ を支配する6つの形因子を計算すること。
• 試行関数の族に対する変分法を用いて、重味クォーク対称性（HQS）の制約をバリオン波動関数に適用すること。
• 内部の重クォーク運動量の1次補正を含む、1体のカレント演算子を持つスペクテーター模型を用いて、崩壊断面積を評価すること。
• 理論的部分崩壊幅を格子QCDの結果と比較し、実験データから |Vcb| を抽出すること。
• 普遍的な Isgur-Wise 関数とその勾配パラメータ ρ² を決定し、格子計算および実験値と比較すること。

提案手法

• バリオンスペクトルおよび波動関数を記述するため、ポテンシャルに基づくハミルトニアンを用いた非相対論的クォーク模型を採用する。
• 重味クォーク対称性（HQS）の制約の下で、バリオン波動関数を最適化するために変分法を用いる。
• 崩壊するバリオンの価価クォークにのみカレント演算子が作用するスペクテーター模型を実装する。
• 内部（小さな）クォーク運動量の1次までの項を含めながら、大きな運動量移動に対してはすべての次数を総和する。
• カレント演算子の行列要素から導かれる6つの形因子を用いて、崩壊振幅を計算する。
• 運動論的範囲にわたって微小崩壊断面積を統合し、格子計算および実験データと比較するための全部分幅を求める。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 重味クォーク対称性の制約を受ける非相対論的クォーク模型において、Λb⁰ → Λc⁺ l⁻ ν̄ 半レプトン性崩壊の6つの形因子は何か？
• RQ2 計算された部分崩壊幅は、格子QCDの結果とどの程度一致するか？
• RQ3 理論と実験データを比較した際、CKM行列要素 |Vcb| の値は何か？
• RQ4 本モデルで予測される普遍的 Isgur-Wise 関数の勾配パラメータ ρ² は何か？
• RQ5 本モデルの Isgur-Wise 関数の予測は、格子QCDおよび実験的決定値とどのように一致するか？

主な発見

• 部分的に統合された崩壊幅は、格子QCDの計算と良好な一致を示す。
• CKM行列要素 |Vcb| の抽出値は 0.047 ± 0.005 であり、最近の DELPHI コラボレーションの決定値と一致する。
• Isgur-Wise 関数の勾配パラメータは ρ² = 0.98 と求められ、格子QCDの結果と一致する。
• 形因子は、重味クォーク対称性の制約を用いて、非相対論的クォーク模型内で一貫して計算された。
• 1体のカレント演算子を持つスペクテーター模型は、崩壊の主要な運動論的挙動をうまく再現した。
• 本モデルの崩壊幅および Isgur-Wise 関数の予測は、独立した格子計算および実験的ベンチマークと一貫しており、頑健である。