[論文レビュー] The two-body hadronic decays of $B_c$ meson in the perturbative QCD approach: A short review

Zhen-Jun Xiao, Xin Liu|arXiv (Cornell University)|Dec 31, 2013

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 69被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、$B_c$ メソンの2粒子ハドロン崩壊に対する摂動的QCD（pQCD）アプローチをレビューし、スカラーモード、ベクトルモード、スカラー、軸性ベクトル、テンソル最終状態を含む、さまざまな最終状態への崩壊に焦点を当てる。理論的予測として分岐比とCP非対称性を提示し、非可因子化対蹠および消滅図が支配的であることに注目し、分岐比は$10^{-3}$から$10^{-9}$の範囲にわたる。特に、charmlessモードにおける消滅機構の重要性を強調する。

ABSTRACT

Along with the running of Large Hadron Collider (LHC) located at CERN in November 2009, a large number of data samples of $B_c$ meson have been collected and some hadronic $B_c$ decay modes have been measured by the LHC experiments. In view of the special and important roles of $B_c$ meson decays playing in the heavy flavor sector, we here give a short review on the status of two body hadronic decays $B_c o M_1 M_2$ at both experimental and theoretical aspects. For the theoretical progresses, specifically, we will show lots of theoretical studies on two body hadronic $B_c$ decays involving pseudoscalar, vector, scalar, axial-vector, even tensor meson(s) in the final states by employing the perturbative QCD (pQCD) factorization approach. We will present a general analysis about the two-body hadronic decays of the heavy $B_c$ meson and also provide some expectations for the future developments.

研究の動機と目的

• LHCにおける$B_c$ メソンの2粒子ハドロン崩壊に関する最近の実験的および理論的進展を要約すること。
• pQCD因子化アプローチを用いて、さまざまなメソン種類（P, V, S, A, T）を含む$B_c \to M_1M_2$ 崩壊の力学を分析すること。
• 特にcharmlessおよびスカラー／テンソル最終状態において、非可因子化対蹠および消滅図が支配的であることを評価すること。
• ゲンゲナウアーモーメントおよび崩壊定数からの理論的不確実性を評価し、分岐比の比を用いた誤差低減戦略を提案すること。
• 今後の高精度測定の期待値と、重いクォーク崩壊における消滅機構の検証に果たす役割を提示すること。

提案手法

• 摂動的QCD（pQCD）因子化アプローチを、leading orderおよびleading powerで用い、崩壊振幅を計算する。
• すべての関連するフェニマン図を含める：発生図、非可因子化対蹠図、および消滅図。非可因子化寄与は、ハード散乱振幅を用いて取り扱う。
• メソンのライトコンパス分布振幅（LCDAs）を用い、ゲンゲナウアーモーメントを含めて、非摂動的ハドロン構造をモデル化する。
• ウィルスン係数を含む四クォーク演算子の行列要素を評価し、短距離QCD効果を組み込む。
• 分岐比とCP対称性破れ非対称性を計算し、treeレベル支配の崩壊ではCP非対称性がゼロであることが判明。
• 分岐比の比を定義し、$f_{B_c}$ や崩壊定数などの入力パラメータからの理論的不確実性を低減する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 pQCDアプローチを用いた、さまざまなメソン最終状態への2粒子ハドロン$B_c$ 崩壊の理論的状態はいかなるものか？
• RQ2 $B_c \to M_1M_2$ プロセスにおける崩壊振幅を支配するトポロジー（発生、対蹠、または消滅）はどれか？
• RQ3 分岐比とCP非対称性は、特にcharmlessおよびスカラー／テンソルモードにおいて、どのように異なる最終状態で変化するか？
• RQ4 ゲンゲナウアーモーメントおよび崩壊定数における理論的不確実性は、pQCD予測の信頼性にどの程度影響を及えるか？
• RQ5 LHCにおける高精度測定は、特に消滅支配のモードにおいて、理論的予測をどのように検証できるか？

主な発見

• pQCDアプローチは、$B_c \to M_1M_2$ 崩壊の分岐比を$10^{-3}$から$10^{-9}$の範囲に予測しており、$10^{-6}$以上は検出可能である。
• 非可因子化対蹠および消滅図が、特にcharmlessおよびスカラー／テンソル最終状態において、多くの崩壊チャネルで支配的である。
• charmless崩壊では、純粋に消滅トポロジーのみが寄与するため、消滅機構の探査に最適な対象である。
• tree支配の崩壊では、強い位相の欠如によりCP非対称性がゼロであり、pQCDフレームワークと整合的である。
• 理論的不確実性は主にLCDAs内のゲンゲナウアーモーメントおよび$f_{B_c}$と$f_M$の不確実性に起因する。分岐比の比を用いることで、これらの誤差を低減できる。
• 消滅支配のモードは、pQCDにおけるleading powerでの消滅振幅の取り扱いを検証するための重要な実験的テストベッドを提供する。