[論文レビュー] The final-state interaction in the two-body nonleptonic decay of a heavy particle

M. Suzuki|ArXiv.org|Jul 18, 1998

Nuclear physics research studies参考文献 2被引用数 4

ひとこと要約

本稿は、分散関係およびS行列の正則性を用いて、B中間子などの重い粒子の2体非レプトン崩壊における最終状態相互作用（FSIs）を調査する。重い初期粒子に対して、FSI位相が一般に小さいことを示し、高エネルギー散乱データおよび双対共鳴モデルに従い、ランダムS行列仮説に基づく半定量的推定値を導出し、B物理学におけるCP対称性の破れおよび崩壊振幅を理解するための枠組みを提供する。

ABSTRACT

We attempt to understand the final-state interaction in the two-body nonleptonic decay of a heavy particle for which many multibody decay channels are also open. No matter how many multibody channels couple to the two-body channels, the analyticity of the S-matrix relates the phase and the magnitude of the two-body decay amplitude through a dispersion relation. In general, however, the phase cannot be determined by strong interactions alone. The dispersion relation requires on a general ground that the final-state interaction phases be small for the two-body decay amplitudes when the initial particle is very heavy. We then analyze the final-state interaction phases in terms of the s-channel eigenstates of the S-matrix and obtain semiquantitative results applicable to the B decay with a random S-matrix hypothesis. We use the high-energy scattering date and the dual resonance model as a guide to the relevant aspects of strong interactions at long and intermediate distances.

研究の動機と目的

• 重い粒子の2体非レプトン崩壊における最終状態相互作用（FSIs）の役割を理解すること、特に複数の多体チャンネルが開放されている場合に焦点を当てる。
• S行列の解析的構造に従い、強い相互作用のみでFSI位相が固定可能かどうかを検証すること。
• 分散関係を用いて、特に非常に重い初期粒子の極限において、FSI位相に関する一般的制約を導出すること。
• 高エネルギー散乱データおよび強い相互作用の物理的モデルを基に、ランダムS行列仮説を用いてB崩壊におけるFSI位相の半定量的推定値を提供すること。

提案手法

• S行列の正則性を用いて、2体崩壊振幅の位相と大きさを関係付ける分散関係の適用。
• S行列のsチャンネル固有状態分解を用いて、中間的共鳴状態を介したFSI位相の分析。
• 高エネルギーハドロン散乱データおよび双対共鳴モデルを統合し、長距離および中間距離における強い相互作用効果をモデル化。
• 詳細な力学的仮定を避けるために、ランダムS行列を仮定し、B崩壊におけるFSI位相の統計的性質を推定。
• 非常に重い質量の極限において、FSI位相の一般的上限を導出し、初期粒子が非常に重い場合に位相が抑制されることを示す。
• 光学定理およびユニタリティを用いて、振幅の虚部と全断面積を関係づけ、位相の振る舞いを制約する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 非常に重い粒子崩壊における2体非レプトン崩壊振幅の位相に、最終状態相互作用（FSI）がどのように影響を与えるか？
• RQ2 FSI位相は強い相互作用のみで決定可能か、それとも追加の力学的仮定が必要か？
• RQ3 非常に重い初期粒子の極限におけるFSI位相の振る舞いは何か？ これはCP対称性の破れの研究にどのように影響を与えるか？
• RQ4 ランダムS行列仮説は、B中間子崩壊におけるFSI位相の推定にどのように応用可能か？
• RQ5 sチャンネル共鳴状態は、非レプトン崩壊におけるFSI位相構造をどのように規定するか？

主な発見

• 非常に重い初期粒子に対しては、高エネルギー極限における非弾性チャンネルの抑制により、最終状態相互作用位相が一般に小さい。
• 分散関係により、複数の多体チャンネルが存在する場合でも、2体崩壊振幅の大きさと位相が正則性によって関係づけられる。
• ランダムS行列仮説のもとでは、平均的なFSI位相は小さく、位相分布は概ね一様になる。これは弱いCP対称性の破れ効果の期待と整合的である。
• モデルは、B崩壊におけるFSI位相が中間的共鳴状態によって支配されており、位相シフトがこれらの共鳴状態の幅と質量によって決定されることを示唆している。
• 双対共鳴モデルおよび高エネルギー散乱データは、長距離における強い相互作用が、2体崩壊振幅において滑らかで弱く変化する位相をもたらすという考えを支持している。
• 本稿は、詳細な力学的入力を必要とせず、CP対称性の破れの素描的研究に有用な、FSI位相の推定が可能な理論的枠組みを確立している。