[논문 리뷰] Non-factorizable contributions in B decays revisited

K. Terasaki|ArXiv.org|2000. 11. 29.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 1인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 비인과적 기여를 재평가하기 위해 배타적 B 붕괴에서 진폭을 인과적(기본 인과화) 및 비인과적(무한운동량 프레임에서의 딱딱한 페온 근사) 성분으로 분해한다. 기존의 인과적 진폭이 색우세인 붕괴인 $\bar{B}\to D\pi$ 및 $D^*\pi$에서 지배적이지만, 비인과적 기여는 무시할 수 없으며 간섭에 있어 필수적임을 발견하였다. 반면 색억제 붕괴인 $\bar{B}\to J/\psi\bar{K}$에서는 비인과적 기여가 지배적이며 실험적 분해비율을 재현하는 데 필수적임을 규명하였다.

ABSTRACT

Two-body decays of B mesons are studied by decomposing their amplitude into a sum of factorizable and non-factorizable ones. The former is estimated by using the naive factorization while the latter is calculated by using a hard pion (or kaon) approximation in the infinite momentum frame. It is seen that the non-factorizable contribution is small but not negligible in color favored decays while it is more important in color mismatched decays.

연구 동기 및 목표

• 기본 인과화를 초월하여 배타적 B 붕괴에서 비인과적(장거리) 기여의 역할을 평가하기 위해.
• $\bar{B}\to D\pi$ 및 $D^*\pi$ 붕괴에서 측정된 분해비율 간의 모순을 해결하기 위해, 현상학적으로 允가 가능한 하한값을 추정하기 위해.
• charm 및 B 메손 붕괴에서 최종상태 상호작용과 비주류 대N_c 효과의 중요성을 평가하기 위해.
• 비인과적 진폭이 실험적 분해비율과의 일치도를 향상시키는 데 기여하는지, 특히 색억제 모드에서 어떤가를 판단하기 위해.
• 결과가 모형 의존적 형상 인자와 $B_H$ 파rameter에 얼마나 민감한지 평가하기 위해.

제안 방법

• 붕괴 진폭을 인과적(기본 인과화) 및 비인과적(딱딱한 페온 근사) 성분으로 분해한다.
• 비인과적 기여를 계산하기 위해 무한운동량 프레임(IMF)에서의 딱딱한 페온 근사를 적용한다.
• 기본 인과화 진폭을 위해 $a_1 \simeq 1.024$ 및 현상학적 $a_2 \simeq 0.21$를 사용한다.
• 위상 차이의 물리적으로 불가능한 값($\cos\delta > 1$)을 배제함으로써 현상학적으로 允가 가능한 분해비율을 추정한다.
• 기본 인과화 및 비인과적 진폭의 합을 실험 데이터 및 현상학적 추정치와 비교한다.
• 결과가 $B_H$ 및 $B_H'$ 파rameter와 모형 의존적 형상 인자에 얼마나 민감한지 평가한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 비인과적 기여는 $\bar{B}\to D\pi$ 및 $D^*\pi$ 붕괴에서 얼마나 중요하며, 실험적 분해비율과의 일치도를 향상시키는가?
• RQ2 $\bar{B}\to D\pi$ 및 $D^*\pi$ 붕괴의 관측된 분해비율은 인과적 및 비인과적 진폭의 합으로 일관되게 설명될 수 있는가?
• RQ3 $\bar{B}^0\to D^{0}\pi^0$ 및 $D^{*0}\pi^0$ 붕괴의 분해비율 측정치가 왜 아직 미측정인지, 그리고 현상학적으로 유도할 수 있는 하한은 무엇인가?
• RQ4 비인과적 기여는 $\bar{B}\to J/\psi\bar{K}$ 및 $J/\psi\pi$와 같은 색억제 붕괴에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ5 결과는 형상 인자 및 $B_H$ 파rameter의 값에 얼마나 민감한가?

주요 결과

• 색우세 붕괴인 $\bar{B}\to D\pi$ 및 $D^*\pi$에서 비인과적 기여는 작지만 무시할 수 없으며, 지배적인 인과적 진폭과 여전히 상당한 간섭을 일으킬 수 있다.
• 기타 모드의 측정된 분해비율과의 일관성에서 유도된 현상학적으로 允가 가능한 하한값을 ${\cal B}(\bar{B}^0\to D^{0}\pi^0)$ 및 ${\cal B}(\bar{B}^0\to D^{*0}\pi^0)$에 대해 도출하였다.
• 색억제 붕괴인 $\bar{B}\to J/\psi\bar{K}$ 및 $J/\psi\pi$에서는 비인과적 기여가 지배적이며 실험적 분해비율을 재현하는 데 필수적이다.
• 기본 인과화 진폭과 비인과적 진폭의 합은 기본 인과화만을 사용할 때보다 실험 데이터와의 일치도를 향상시키지만, 결과는 모형 의존적 형상 인자에 민감하게 의존한다.
• 만약 $a_2 \simeq 0.125$라면, $B_H' \simeq 0.17$보다 훨씬 큰 경우를 제외하고는 비록 진폭의 합이라도 실험적 붕괴율을 재현하지 못한다. 이는 강입자 행위 요소에 대한 민감도를 시사한다.
• 비인과적 진폭은 점점 커지는 행위 요소 $B_H$ 및 $B_H'$에 비례하며, 이는 배타적 B 붕괴에서 장거리 역학의 중요성을 강조한다.