[論文レビュー] X(5568) as Tetraquark State with Open Flavors and its Charmed Partners

Liang Tang, Cong‐Feng Qiao|arXiv (Cornell University)|Mar 15, 2016

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用数 7

ひとこと要約

本研究では、QCD和則を用いて、オープンフレーバーを有するテトラクォーク状態を調査し、$J^P = 0^+$を有する四つの$[8_c]_{\bar{b} s} \otimes [8_c]_{\bar{d} u}$現在を作成し、OPEにおいて次元8まで解析的計算を実施した。2つのテトラクォーク状態が5.57 \pm 0.15 GeVおよび5.58 \pm 0.15 GeVのエネルギーに存在すると特定され、D\Oが観測した電荷を帯びた$X(5568)$と整合的である。さらに、BESIIIおよびBelleで観測可能な、2.54 \pm 0.13 GeVおよび2.55 \pm 0.13 GeVの質量を持つ、それらのcharm同伴状態を予測した。

ABSTRACT

In this work, we estimate the masses of tetraquark states with four different flavors by virtue of QCD sum rules, in both $b$ and $c$ sectors. We construct four $[8_c]_{\bar{b} s} \otimes [8_c]_{\bar{d} u}$ tetraquark currents with $J^P = 0^+$, and then perform analytic calculation up to dimension eight in the Operator Product Expansion (OPE). We keep terms which are linear in the strange quark mass $m_s$, and in the end find two possible tetraquark states with masses $(5.57 \pm 0.15)$ and $(5.58 \pm 0.15)$ GeV, which are both close to the recent D{\O} observation of charged $X(5568)$. We find that their charmed-partner masses lie in $(2.54 \pm 0.13)$ and $(2.55 \pm 0.13)$ GeV, respectively and are hence accessible in experiments like BESIII and Belle.

研究の動機と目的

• QCD和則を用いて、4つの異なるフレーバーを有するテトラクォーク状態の存在を調査すること。
• bottomおよびcharmセクターにおけるオープンフレーバーを有するテトラクォーク状態の質量を推定すること。
• 最近観測された電荷を帯びた$X(5568)$共鳴状態（5568 MeV）を説明できる状態を特定すること。
• 実験的検証のための、$X(5568)$状態のcharm同伴状態の質量を予測すること。

提案手法

• 量子数$J^P = 0^+$を有する四つの$[8_c]_{\bar{b} s} \otimes [8_c]_{\bar{d} u}$テトラクォーク現在の構築。
• 次元8まで拡張したOPEに基づくQCD和則の適用。
• より高い精度を得るため、Strange quark質量$m_s$に線形に依存する項を含めた。
• すべての関連寄与を次元8まで保持した状態で、相関関数の解析的計算を実施。
• 標準的な和則手順を用いて、スペクトル密度およびBorel変換を介して物理的質量を抽出。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 4つの異なるフレーバーを有するテトラクォーク状態は、QCD和則を用いて一貫して記述可能か？
• RQ2 オープンフレーバーを有するテトラクォークの予測質量は、D\Oが観測した電荷を帯びた$X(5568)$共鳴状態と整合的か？
• RQ3 $X(5568)$状態のcharm同伴状態の質量は何か？また、それらは実験的に観測可能か？
• RQ4 $m_s$に線形に依存する寄与は、これらのテトラクォーク状態の質量推定にどのように影響するか？

主な発見

• 5.57 \pm 0.15 GeVおよび5.58 \pm 0.15 GeVの質量を持つ2つのテトラクォーク状態が予測され、D\Oによる$X(5568)$の観測と整合的である。
• Borelパラメータおよび連続体しきい値の変動に対しても予測質量が安定しており、結果の頑健性を示している。
• これらの状態のcharm同伴状態の質量は、それぞれ2.54 \pm 0.13 GeVおよび2.55 \pm 0.13 GeVと推定された。
• これらのcharm状態は、BESIIIおよびBelleなどの実験で観測可能なエネルギー範囲内に位置している。
• 線形項$m_s$を含めることで、質量推定値が実験データとより整合的になった。