[논문 리뷰] Exclusive ηb decay to double J/ψ at next-to-leading order in αs

Bin Gong, Yu Jia외 1명|arXiv (Cornell University)|2008. 01. 01.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 1

한 줄 요약

이 논문은 NRQCD 분리 프레임워크 내에서 강한 상호작용 상수 αs에 대해 다음 다수의 보정을 고려하여 ηb → J/ψJ/ψ 붕괴 진폭을 계산하며, 이전의 상대론적 보정과 크기는 유사하지만 위상이 90° 이격된 새로운 기여를 발견한다. 이 항목을 포함함으로써 붕괴 분획 예측이 크게 향상되어 LHC에서 이 깔끔한 하드론 붕괴 채널을 발견할 가능성이 높아진다.

ABSTRACT

Within the nonrelativistic QCD (NRQCD) factorization framework, we calculate the exclusive decay processb → J/ J/ to next-to-leading order in the strong coupling constant, while at leading order in the charm quark relative velocity. It is found that this new contribution to the amplitude is comparable in magnitude with the previously calculated relativistic correction piece, but differs by a phase about 90 ◦ . Including this new contribution will increase the previous prediction to B(�b → J/ J/ ) substantially, thus brightening the discovery potential of this clean hadronic decay channel ofb in the forthcoming LHC experiment.

연구 동기 및 목표

• 강한 상호작용 상수 αs에 대해 다음 다수의 보정을 고려하여 ηb → J/ψJ/ψ 붕괴 진폭을 계산하는 것.
• 이 새로운 QCD 보정이 이전에 계산된 NRQCD 분리 프레임워크 내 상대론적 보정 항에 미치는 영향을 평가하는 것.
• 이 새로운 기여가 ηb → J/ψJ/ψ의 붕괴 분획 예측을 어떻게 변화시키는지 평가하여 LHC에서의 검출 가능성에 영향을 미치는지 확인하는 것.
• 이 새로운 QCD 보정과 기존 상대론적 보정 사이의 위상 관계를 규명하는 것. 이는 진폭 내 간섭 효과에 영향을 미치기 때문이다.

제안 방법

• 붕괴 과정에서 단기 거리 및 장기 거리 동역학을 분리하기 위해 비상대론적 양자 chromodynamics(NRQCD) 분리 프레임워크를 적용하는 것.
• 가상 및 실재 글루온 보정이 b-쿼크 붕괴 정점에 기여하는 바를 포함하여 αs에 대해 다음 다수의 보정 수준에서 붕괴 진폭을 계산하는 것.
• 구속된 쿼크의 상대 속도를 작은 매개변수로 간주하여 v_c에 대해 최고차항만 유지하면서 고차항 αs 보정을 포함하는 것.
• 새로운 QCD 보정과 이전에 알려진 상대론적 보정 간의 간섭을 평가하며, 특히 그들의 상대 위상 차이에 초점을 맞추는 것.
• 단기 거리 계수와 장기 거리 행렬 원소의 콘볼루션으로서 붕괴 진폭을 표현하기 위해 분리 형식을 적용하는 것.
• 로그 식으로 증폭되는 항들을 다루고 페르투르바티브 전개의 일관성을 확보하기 위해 재규격화군 방법을 적용하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 ηb → J/ψJ/ψ 붕괴 진폭에 대한 다음 다수의 QCD 보정의 크기와 위상은 무엇인가?
• RQ2 이 새로운 QCD 보정이 진폭 내에서 이전에 계산된 상대론적 보정과 어떻게 간섭하는가?
• RQ3 이 보정을 포함함으로써 ηb → J/ψJ/ψ의 붕괴 분획 예측은 어느 정도 변화하는가?
• RQ4 새로운 보정과 기존 보정 사이의 약 90° 위상 차이가 간섭에 대해 비례하여 강화되거나 감쇠되는가?
• RQ5 이 업데이트된 예측은 LHC에서 이 붕괴 채널의 실험적 발견 가능성을 어떻게 영향을 미치는가?

주요 결과

• ηb → J/ψJ/ψ 붕괴 진폭에 대한 다음 다수의 QCD 보정은 이전에 계산된 상대론적 보정과 크기가 유사하다고 밝혀졌다.
• 새로운 QCD 보정은 상대론적 보정과 약 90° 위상 차이를 보이며, 이는 진폭 제곱에서 강화 간섭을 유도한다.
• 이 새로운 기여를 포함함으로써 ηb → J/ψJ/ψ의 예측 붕괴 분획은 이전 추정치에 비해 크게 증가한다.
• 향상된 붕괴 분획은 향후 LHC 실험에서 이 깔끔한 하드론 붕괴 채널을 관측할 가능성을 높인다.
• 두 기여 간의 위상 차이는 정밀한 예측에서 고려해야 할 비정상적인 간섭 패턴을 시사한다.
• 결과는 바텀 쿼크와 채론 쿼크를 포함한 배타적 붕괴 과정에서 고차항 QCD 보정을 포함하는 것이 중요하다는 점을 부각시킨다.