[論文レビュー] The s-sbar and K-Kbar nature of f_0(980) in D_s decays

Aldo Deandrea, R. Gatto+3 more|ArXiv.org|Dec 11, 2000

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 30

ひとこと要約

この論文は、重味クォークおよびチャiral対称性を組み込んだ構成クォーク-メソン模型を用いて、Dₛ崩壊におけるf₀(980)スカラー共鳴状態の性質を調査する。f₀(980)は生成段階で主にs̄s状態であり、その後は顕著な仮想K̄K̄雲と重ね合わせ状態に進化すると判明した。予測された幅比Γ(Dₛ→f₀π)/Γ(Dₛ→φπ) = 0.4±0.21は、PDGの値0.49±0.20とよく一致しており、s̄sコアに加え支配的K̄K̄分子的成分を持つことを支持する。

ABSTRACT

We examine the D_s -> f_0(980) pi amplitude through a constituent quark-meson model, incorporating heavy quark and chiral symmetries, finding a good agreement with the recent E791 data analysis of D_s -> 3pi via f_0(980). The f_0(980) resonance is considered at the moment of production as an s sbar state, later evolving to a superposition of mainly s sbar and K Kbar. The analysis is also extended to the more frequent process D_s -> phi pi.

研究の動機と目的

• Dₛ崩壊におけるf₀(980)共鳴状態のクォーク内容を特定すること、特にs̄sかK̄K̄分子的成分が支配的であるかを特定すること。
• f₀(980)が生成段階でs̄s状態であり、その後仮想K̄K̄雲と重ね合わせ状態に進化することを仮定する仮説を検証すること。
• 構成クォーク-メソン模型が、Dₛ→3πにおけるf₀(980)を介した崩壊およびDₛ→φπ崩壊に関するE791データと整合するかを評価すること。
• ūu/d̄d成分がf₀(980)に果たす役割を、予測された崩壊幅比と測定値を比較することで制約すること。

提案手法

• 研究は、ストレンジクォーク系に拡張された構成クォーク-メソン模型（CQM）を用い、現在のストレンジクォーク質量と固有時間正則化を用いてギャップ方程式を解く。
• モデルは重味クォーク対称性およびチャイルド対称性を組み込み、構成クォーク質量およびチャイルド対称性の破れスケールΛχ=4πfπによりパラメータを固定する。
• Dₛ→f₀πの崩壊振幅は、直接的および極性形式因子を用いて計算され、後者はベクトルカレント行列要素および結合定数から導出される。
• 幅比R = Γ(Dₛ→f₀π)/Γ(Dₛ→φπ)は、形式因子A₀^dir(0)=1.26±0.15およびA₀^pol(0)=−0.16±0.27を用いて計算され、R=0.4±0.21が得られた。
• 仮想K̄K̄雲は、ΔHおよびΔSを含む積分から導かれる強い結合定数μおよびζを介してモデルに組み込まれ、ΔHの変動に伴う不確実性が伝搬された。
• 理論的予測は、PDGおよびE791の実験的データ（特にR=0.49±0.20およびDₛ→f₀(980)π→3πの分岐比56.5%）と比較された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Dₛ崩壊におけるf₀(980)共鳴状態は、主にs̄s状態か、K̄K̄分子的状態か？
• RQ2 観測された崩壊断面比Γ(Dₛ→f₀π)/Γ(Dₛ→φπ)は、仮想K̄K̄雲を有するs̄sコアを支持するか？
• RQ3 ūu/d̄d成分はf₀(980)においてどのような役割を果たし、データを説明するためにその導入は必要か？
• RQ4 重味クォークおよびチャイルド対称性を組み込んだ構成クォーク-メソン模型は、E791が得たDₛ→3πおよびDₛ→φπのデータをどの程度よく再現できるか？

主な発見

• 予測された幅比R = Γ(Dₛ→f₀π)/Γ(Dₛ→φπ) = 0.4±0.21は、PDGの値0.49±0.20と良好に一致しており、s̄sコア仮説を支持する。
• 直接形式因子A₀^dir(0)=1.26±0.15はΔHの変動に対して安定であるが、極性形式因子A₀^pol(0)=−0.16±0.27は大きな不確実性を有する。
• モデルは、支配的なs̄sコアに加え顕著な仮想K̄K̄雲を有するf₀(980)を支持しており、K̄K̄閾値より低い位置にあることと整合する。
• f₀(980)に大きなūu/d̄d成分が存在することは排除され、そのような成分が存在すると予測されるRは0.22±0.12に低下し、データと整合しない。
• E791によるΓ(Dₛ→f₀(980)π→3π)=全Dₛ→3π分岐比の56.5%という測定値は、R≈0.62を示唆するが、不確実性の範囲内でPDGの値およびモデルの予測と整合する。
• 解析は、f₀(980)が主にs̄s状態であり、S波のK̄K̄雲が存在する状態であるというシナリオを支持する。K̄K̄分子や大きなūu/d̄d混合成分を持つ状態よりも好ましい。