[논문 리뷰] Decay modes B{sub d,s}{sup 0}{yields}{gamma}D*{sup 0}

J. A. Macdonald Sørensen, J. O. Eeg|arXiv (Cornell University)|2007. 02. 01.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 38인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 B⁰_d,s → γD*⁰의 복사 붕괴를 조사하며, 색깔을 띠는 네 쿼크 연산자에서 기인한 비인과적 1/N_c 보정 기여가 소프트 글루온 방출에 의해 지배되며, 이는 인과적 다항식 극점/비극점 및 준스칼라 교환 메커니즘을 초월해 지배적임을 보여준다. 헤비 쿼크 근사에서 브랜치 비율은 B⁰_d → γD*⁰에서 약 1×10⁻⁵, B⁰_s → γD*⁰에서 약 6×10⁻⁷로 추정되며, b–c 쿼크 질량 갭이 크더라도 진폭이 올바른 주기의 크기로 예상된다.

ABSTRACT

The various decay modes of the type B{yields}{gamma}D* are dynamically different. In general, there are factorized contributions of pole and nonpole type, and pseudoscalar exchange contributions at meson level. The purpose of this paper is to point out that the decay modes B{sub d,s}{sup 0}{yields}{gamma}D*{sup 0} have small contributions from such mechanisms, in contrast to the decay modes B{sub d,s}{sup 0}{yields}{gamma}D*{sup 0} and B{sup -}{yields}{gamma}D{sub s,d}*{sup -}. On the other hand, there are nonfactorizable 1/N{sub c} suppressed contributions from colored four quark operators obtained from Fierz transformations of the standard four quark operators. Such 1/N{sub c} suppressed terms involving emission of soft gluons are calculated within a heavy-light chiral quark model, and they are found to dominate the amplitudes for the decay modes B{sub d,s}{sup 0}{yields}{gamma}D*{sup 0}. We estimate the branching ratio for these modes in the low velocity regime, i.e. in the heavy quark limit, both for the b and the c quarks. In this limit we obtain a value {approx_equal}1x10{sup -5} for B{sub d}{sup 0}{yields}{gamma}D*{sup 0}, and {approx_equal}6x10{sup -7} for B{sub s}{sup 0}{yields}{gamma}D*{sup 0}. We expect substantial corrections to these numbers because the energy gap between the b- and c-quark masses are significantly bigger than 1 GeV. However,more » we expect that our estimates of the amplitudes for B{sub d,s}{sup 0}{yields}{gamma}D*{sup 0} give the right order of magnitude because other mechanisms are numerically suppressed in this special case.« less

연구 동기 및 목표

• B⁰_d,s → γD*⁰ 복사 붕괴에서 지배적인 역학을 이해하기 위해, 다른 B → γD* 방식과 다름.
• 이 특정 붕괴에서 인과적 기여(극점, 비극점, 준스칼라 교환)가 왜 억제되는지 규명하기 위해.
• 색깔을 띠는 네 쿼크 연산자에서 기인한 비인과적 1/N_c 보정 기여가 붕괴 진폭을 결정하는 데 미치는 영향 평가하기 위해.
• 헤비-라이트 카이랄 쿼크 모형을 사용하여 헤비 쿼크 근사에서 B⁰_d → γD*⁰ 및 B⁰_s → γD*⁰의 브랜치 비율 추정하기 위해.
• 큰 b–c 쿼크 질량 격차로 인해 상당한 수정이 발생할 수 있으므로, 이러한 추정의 탄력성 평가하기 위해.

제안 방법

• 색깔을 띠는 네 쿼크 연산자에서 기인한 비인과적 1/N_c 보정 기여를 계산하기 위해 헤비-라이트 카이랄 쿼크 모형을 사용하기 위해.
• 표준 네 쿼크 연산자에 Fierz 변환을 적용하여 소프트 글루온 방출을 포함하는 기여를 추출하기 위해.
• 저속도 영역에서 헤비 쿼크 대칭성을 가정하여 B⁰_d,s → γD*⁰의 진폭을 계산하기 위해.
• 헤비 쿼크 근사에서 브랜치 비율을 평가하기 위해, b 및 c 쿼크 모두가 헤비 쿼크 근사에 있다고 가정하기 위해.
• 비인과적 기여의 상대적 크기를 인과적 메커니즘과 비교하여 그 지배성의 정당성 확보하기 위해.
• 큰 b–c 쿼크 질량 격차(Δm > 1 GeV)가 헤비 쿼크 근사 추정의 타당성에 미치는 영향 평가하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 왜 B⁰_d,s → γD*⁰ 붕괴에서는 다른 B → γD* 방식과는 달리 인과적 기여(극점, 비극점, 준스칼라 교환)가 억제되는가?
• RQ2 인과적 메커니즘이 상당히 억제된 상태에서 B⁰_d,s → γD*⁰ 붕괴의 진폭에 대해 지배적인 기여는 무엇인가?
• RQ3 색깔을 띠는 네 쿼크 연산자에서 기인한 비인과적 1/N_c 보정 기여는 B⁰_d,s → γD*⁰ 붕괴의 진폭에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ4 헤비 쿼크 근사에서 B⁰_d → γD*⁰ 및 B⁰_s → γD*⁰의 예측 브랜치 비율은 무엇인가?
• RQ5 큰 b–c 쿼크 질량 격차는 이러한 붕괴에 대해 헤비 쿼크 근사 추정의 타당성을 어느 정도 무너뜨리는가?

주요 결과

• B⁰_d → γD*⁰ 붕괴 모드는 헤비 쿼크 근사에서 약 1×10⁻⁵의 브랜치 비율을 예측한다.
• B⁰_s → γD*⁰ 붕괴 모드는 헤비 쿼크 근사에서 약 6×10⁻⁷의 브랜치 비율을 예측한다.
• 색깔을 띠는 네 쿼크 연산자에서 기인한 비인과적 1/N_c 보정 기여—주로 소프트 글루온 방출에 의해 지배됨—이 B⁰_d → γD*⁰ 및 B⁰_s → γD*⁰ 붕괴의 진폭을 지배한다.
• 극점, 비극점 및 준스칼라 교환과 같은 인과적 기여는 이 특정 붕괴 모드에서 수치적으로 억제된다.
• b–c 쿼크 질량 격차로 인한 큰 수정에도 불구하고, 진폭의 추정치는 올바른 주기의 크기로 예상된다.
• 비인과적 진폭에서 소프트 글루온 방출의 지배적 기여는 이러한 붕괴에서 다른 메커니즘의 억제를 설명한다.