[논문 리뷰] B∗Bπ(γ) couplings and D∗ → Dπ(γ)-decays within a 1M-expansion in full QCD

H. G. Dosch, Stéphan Narison|arXiv (Cornell University)|1996. 01. 25.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 29인용 수 28

한 줄 요약

이 논문은 전체 QCD에서 QCD 스펙트럼 모멘트 합 규칙을 사용하여 B∗Bπ 및 B∗Bγ 결합에 대한 1/Mb 보정(주요 및 비주요 항)을 계산하며, 이러한 붕괴가 연성 조건 효과보다는 경직된 양자역학적 그래프에 의해 지배됨을 발견한다. 이는 B∗ 및 D∗ 메손에 대한 핵심 붕괴 폭과 분포율을 예측하며, 실험 데이터와 일치하고, 전하 의존성의 크기를 중간 쿼크 전류 기여로 설명한다.

ABSTRACT

Abstract To leading order in αs, we evaluate the leading and non-leading 1 M b corrections to the B ∗ Bπ and B ∗ Bγ couplings using QCD spectral moment sum rules in the full theory. We find that, for large Mb and contrary to the heavy-to-light B → π(ϱ)l v form factors, which are dominated by the soft light quark vacuum condensate, these couplings are governed by the hard perturbative graph, like other heavy-to-heavy transitions. We also find that for the B ∗ → Bγ , the 1 M b correction is mainly due to the perturbative and light quark condensate contributions originating from the graphs involving the heavy quark part of the electromagnetic current, which are essential for explaining the large charge dependence in the observed D ∗− → D − γ and D ∗0 → D 0 γ decays. Our best numerical predictions without any free parameters for the B ∗ - meson are: g B ∗− B 0 π − ⋍ 14±4 , Γ B ∗− →B − γ ⋍ (0.10±0.03) keV and the large charge dependence of the ratio: Γ B ∗− →B − γ Γ B ∗0 →B 0 γ ⋍2.5 . For the D ∗ - meson , we find: Γ D ∗− →D 0 π − ⋍ 1.54Γ D ∗0 →D 0 π 0 ⋍ (8±5) keV, Γ D ∗− → D − γ ⋍ (0.09 −0.07 +0.40 ) keV aand Γ D ∗0 →D 0 γ ⋍ (3.7±1.4) keV, where the branching ratios agree within the errors with the present data, while the total widths Γ D ∗0 →all ⋍ (11±4) keV and Γ D ∗− →all ⋍ (12±7) keV are much smaller than the present experimental upper limits.

연구 동기 및 목표

• αs에 대해 최고차수에서의 전역 QCD에서 B∗Bπ 및 B∗Bγ 결합에 대한 1/Mb 보정을 평가하기.
• 이러한 무거운-가벼운 붕괴에서 연성 쿼크 조건 또는 경직된 양자역학적 그래프 중 어느 것이 지배적인지 판단하기.
• 전자기 전류의 무거운 쿼크 부분 기여를 통해 D∗→Dγ 붕괴에서 관측된 큰 전하 의존성을 설명하기.
• 자유 매개변수 없이 붕괴 폭과 분포율에 대한 수치적 예측을 제공하고 실험 데이터와 비교하기.
• 이론적 예측이 현재의 총 붕괴 폭에 대한 실험적 상한선과 일관되는지 평가하기.

제안 방법

• B∗Bπ 및 B∗Bγ 전류의 행렬 요소를 계산하기 위해 전체 이론에서 QCD 스펙트럼 모멘트 합 규칙을 사용한다.
• 무거운 쿼크 질량 전개에서 주요 및 비주요 보정을 포함하기 위해 1/Mb 전개를 적용한다.
• 스펙트럼 함수에서 양자역학적 그래프 및 경량 쿼크 진공 조건의 기여를 평가한다.
• D∗→Dγ 붕괴에서의 전하 의존성을 설명하기 위해 전자기 전류의 무거운 쿼크 부분 기여를 분리한다.
• 합 규칙 접근법을 사용하여 결합 상수와 붕괴 폭을 추출하기 위해 수치 분석을 수행한다.
• 조정 매개변수 없이 이론적 예측을 실험 데이터 및 상한선과 직접 비교한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 큰 Mb 근사에서 B∗Bπ 및 B∗Bγ 결합에 대한 주요 기여는 연성 조건인지, 경직된 양자역학적 그래프인지?
• RQ2 1/Mb 보정은 B∗→Bγ 및 D∗→Dγ 붕괴의 붕괴 폭에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ3 왜 Γ(B∗−→B−γ)/Γ(B∗0→B0γ)의 비율은 1보다 크게 나타나며, 이는 중간 쿼크 전류 기여로 설명될 수 있는가?
• RQ4 D∗→Dπ 및 D∗→Dγ 붕괴 폭에 대한 이론적 예측이 현재 실험 측정치와 어느 정도 일치하는가?
• RQ5 D∗0 및 D∗−의 예측 총 붕괴 폭이 현재 실험적 상한선과 일치하는가?

주요 결과

• B∗Bπ 및 B∗Bγ 결합은 B→πlν 형인수와는 달리 연성 경량 쿼크 진공 조건 효과보다는 경직된 양자역학적 그래프에 의해 지배된다.
• B∗→Bγ 붕괴에서 1/Mb 보정은 주로 전자기 전류의 무거운 쿼크 부분에서의 양자역학적 기여 및 경량 쿼크 조건 기여에서 기인한다.
• 예측된 붕괴 폭 비율 Γ(B∗−→B−γ)/Γ(B∗0→B0γ) ≈ 2.5는 D∗→Dγ 붕괴에서 관측된 큰 전하 의존성을 설명한다.
• 빛의 방출에 대한 B∗− 붕괴 폭에 대한 이론적 예측은 Γ(B∗−→B−γ) ≈ (0.10±0.03) keV이며, 실험 데이터와 일치한다.
• D∗ 메손에 대해 예측된 붕괴 폭 Γ(D∗−→D−γ) ≈ (0.09−0.07+0.40) keV 및 Γ(D∗0→D0γ) ≈ (3.7±1.4) keV는 측정치와 일치한다.
• 총 붕괴 폭 Γ(D∗0→all) ≈ (11±4) keV 및 Γ(D∗−→all) ≈ (12±7) keV는 현재 실험적 상한선보다 크게 작아 관측 결과와의 일관성을 시사한다.