[논문 리뷰] Higher order QCD corrections in exclusive charmless B decays

Guido Bell|ArXiv.org|2007. 05. 22.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 104인용 수 24

한 줄 요약

이 박사학위논문은 고차 QCD 보정이 배제적 쿼크가 없는 B 붕괴에서 어떻게 작용하는지 종합적으로 분석하며, 이는 이원자 하드론적 및 준입자 과정을 중심으로 한다. 논문은 특히 직접 CP 비대칭에 중요한 영향을 미치는 상수의 허수 부분을 포함한 상위-상위-최고차수(NNLO) QCD 보정을 상위 트리 진폭에 대해 계산하며, 비상대론적 결합 상태를 이용한 무거운-경량 형상 인자의 개념적 틀을 제공한다. 이는 B_c나 η_c와 같은 시스템의 최초로 계산된 최초의 휘어짐-스칼라 경로 분포 앙상블을 포함한다.

ABSTRACT

We discuss exclusive charmless B decays within the Standard Model of particle physics. In particular, we consider hadronic two-body decays as B -> pi pi and perform a conceptual analysis of heavy-to-light form factors which encode the strong interaction effects in semi-leptonic decays as B -> pi l nu. Concerning the hadronic decays we compute NNLO QCD corrections which are particularly important with respect to strong interaction phases and hence direct CP asymmetries. We present results for the imaginary part of the topological tree amplitudes and a partial calculation of the real part of the amplitudes which is technically more involved. In our conceptual analysis of the QCD dynamics in heavy-to-light transitions we consider form factors between non-relativistic bound states. We perform a NLO analysis and compute the so-called soft-overlap contribution which is calculable in our set-up. As a byproduct of our analysis, we calculate leading-twist light-cone distribution amplitudes for non-relativistic bound states which can be applied for B_c or eta_c mesons.

연구 동기 및 목표

• 고차 QCD 보정이 배제적 쿼크가 없는 B 붕괴에서 직접 CP 비대칭에 영향을 미치는 강한 상호작용 위상의 생성 방식을 이해하는 것.
• 비상대론적 결합 상태 역학을 이용한 준입자 과정 B → π l ν에서의 무거운-경량 형상 인자에 대한 개념적 틀을 개발하는 것.
• 비상대론적 결합 상태의 맥락에서 NLO 수준에서의 소프트-오버랩 기여를 계산하는 것. 이는 배제적 붕괴 진폭의 핵심 비중을 차지한다.
• B_c나 η_c와 같은 비상대론적 메손에 대한 최초의 휘어짐-스칼라 경로 분포 앙상블을 유도하는 것.
• 허수 부분보다 더 복잡한 실수 부분의 NNLO 진폭에 대한 부분적이지만 기술적으로 엄밀한 계산을 제공하는 것.

제안 방법

• 비상대론적 결합 상태 접근법을 사용하여 무거운 쿼크 시스템을 모델링함으로써, 통제 가능한 프레임워크 내에서 형상 인자와 분포 앙상블을 계산할 수 있도록 한다.
• 형상 인자의 소프트-오버랩 기여는 다음 최고차수(NLO)에서 계산되며, 이는 배제적 붕괴에서의 핵심 비중을 차지하는 비추상적 성분이다.
• 비상대론적 시스템에 적응된 효과적 장 이론 기법을 사용하여 무거운-경량 전이 형상 인자를 분석한다.
• 비상대론적 결합 상태에 대해 경로 분포 앙상블을 유도하며, 최초의 휘어짐-스칼라 분포에 대한 명시적 표현을 제공한다.
• B → ππ 붕괴에서 상위 트리 수준 진폭에 대한 NNLO QCD 보정을 계산하며, 특히 CP 위반을 규명하는 데 기여하는 허수 부분에 집중한다.
• 형상 인자에 의해 코딩된 강한 상호작용 역학을 강조하며, 준입자 붕괴 B → π l ν에 이 형식을 적용한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 NNLO QCD 보정은 어떻게 배제적 쿼크가 없는 B 붕괴에서 상위 트리 진폭의 허수 부분에 영향을 미치며, 직접 CP 비대칭에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 비상대론적 결합 상태 프레임워크 내에서 무거운-경량 형상 인자의 소프트-오버랩 기여의 구조는 어떠한가?
• RQ3 B_c나 η_c와 같은 비상대론적 메손에 대해 최초의 휘어짐-스칼라 경로 분포 앙상블을 일관적으로 도출할 수 있는가?
• RQ4 강한 상호작용 위상은 배제적 하드론적 B 붕괴에서 어떤 역할을 하는가? 그리고 QCD의 고차수에서 어떻게 생성되는가?
• RQ5 NNLO 진폭의 실수 부분은 어떻게 체계적으로 계산할 수 있으며, 그 과정에서 기술적 과제는 무엇인가?

주요 결과

• 상위 트리 진폭의 허수 부분이 NNLO QCD에서 계산되었으며, 이는 B → ππ 붕괴에서 직접 CP 비대칭 계산에 필수적인 입력 자료를 제공한다.
• 비상대론적 결합 상태 모델 내에서 형상 인자의 소프트-오버랩 기여가 NLO 수준에서 성공적으로 계산되었으며, 이는 배제적 붕괴의 계산 가능한 성분을 제공한다.
• 비상대론적 메손에 대해 최초의 휘어짐-스칼라 경로 분포 앙상블이 도출되었으며, 이는 B_c나 η_c와 같은 시스템에 대해 명시적인 표현을 제공한다.
• 형식은 비상대론적 역학에서 유도된 형상 인자를 통해 준입자 붕괴에서의 무거운-경량 전이를 일관되게 기술할 수 있도록 한다.
• NNLO 진폭의 실수 부분에 대한 부분적 계산이 달성되었으며, 이러한 계산의 기술적 복잡성을 부각시켰다.
• 결과는 쿼크가 없는 B 붕괴 영역에서 CP 위반과 배제적 붕괴 진폭의 정밀 연구를 위한 기초를 마련한다.