[논문 리뷰] Predictions for $Ξ_b^- ightarrow π^- \left(D_s^- ight) \ Ξ_c^0 (2790) \left(Ξ_c^0 (2815) ight)$ and $Ξ_b^- ightarrow \barν_l l \ Ξ_c^0 (2790) \left(Ξ_c^0 (2815) ight)$

R. Pavao, Wei-Hong Liang외 2명|arXiv (Cornell University)|2017. 01. 24.

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 편미분-및 벡터 바리온 연합 채널 기반의 역학적 수소 분자 모델을 사용하여, Ξ_b⁻ 바리온의 비레프톤성 및 준레프톤성 붕괴에 대한 분해비를 예측한다. 결과적으로 D*Λ 및 D*Σ 결합 강도에 매우 민감하며, 예측된 분해비는 10⁻⁷ 수준으로,未래 LHCb 실험에서 검증 가능하며, 이는 이러한 인고형 바리온의 분자적 성격을 조사하는 데 기여한다.

ABSTRACT

We have performed the calculations for the nonleptonic $Ξ_b^- ightarrow π^- \ Ξ_c^0 (2790) \left(J=\frac{1}{2} ight)$ and $Ξ_b^- ightarrow π^- \ Ξ_c^0 (2815) \left(J=\frac{3}{2} ight)$ and the same reactions replacing the $π^-$ by a $D_s^-$. At the same time we evaluate the semileptonic rates for $Ξ_b^- ightarrow \barν_l l \ Ξ_c^0 (2790)$ and $Ξ_b^- ightarrow \barν_l l \ Ξ_c^0 (2815)$. We look at the reactions from the perspective that the $Ξ_c^0 (2790)$ and $Ξ_c^0 (2815)$ resonances are dynamically generated from the pseudoscalar-baryon and vector-baryon interactions. We evaluate ratios of the rates of these reactions and make predictions that can be tested in future experiments. We also find that the results are rather sensitive to the coupling of the $Ξ_c^*$ resonances to the $D^* Σ$ and $D^* Λ$ components.

연구 동기 및 목표

• Ξ_b⁻ → π⁻ Ξ_c⁰(2790), Ξ_b⁻ → π⁻ Ξ_c⁰(2815), Ξ_b⁻ → D_s⁻ Ξ_c⁰(2790), Ξ_b⁻ → D_s⁻ Ξ_c⁰(2815) 붕괴에 대한 부분 붕괴 폭을 예측하기 위해.
• Ξ_b⁻ → ν̄_l l Ξ_c⁰(2790) 및 Ξ_b⁻ → ν̄_l l Ξ_c⁰(2815) 붕괴에 대한 준레프톤성 붕괴 비율을 평가하기 위해.
• Ξ_c⁰(2790) 및 Ξ_c⁰(2815)이 편미분- 및 벡터 바리온 상호작용에서 유도된 동역학적 생성 상태로서의 분자적 성격을 시험하기 위해.
• D*Λ 및 D*Σ 성분의 결합 강도에 민감한 측정 가능한 예측을 제공하여 연합 채널 역학의 타당성을 검증하기 위해.

제안 방법

• Λ_b 붕괴에 대한 Refs. weihong 및 weisemi 의 형식을 Ξ_b⁻ 붕괴에 적응시켜, 역학적 연합 채널 모델을 사용한다.
• Ξ_c⁰(2790) 및 Ξ_c⁰(2815)를 DΣ, DΛ, D*Σ, D*Λ 상호작용을 통해 유니타리 연합 채널 방법으로 동역학적으로 생성된 공명 상태로 모델링한다.
• DΣ, DΛ, D*Σ, D*Λ 채널의 결합 상수는 Ref. romanets 에서 유도되었으며, 치르랄 라그랑지안과 중량 쿼크 스핀 대칭성에 기반한다.
• 쿼크 수준의 행렬 원소와 스핀 구조를 사용하여 붕괴 진폭을 평가하며, 최종 상태 상호작용은 수소 분자 모델을 통해 고려한다.
• 알려지지 않은 쿼크 수준의 행렬 원소에 대한 의존도를 줄이기 위해 부분 폭의 비율을 계산하며, 스핀 및 결합 구조에 중점을 둔다.
• 실험적으로 측정된 Λ_b → π⁻ Λ_c(2595) 및 Λ_b → ν̄_l l Λ_c(2595) 붕괴 비율에 기반해 상대적 비율을 스케일링하여 절대 분해비를 추정한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 비레프톤성 Ξ_b⁻ → π⁻ Ξ_c⁰(2790) 및 Ξ_b⁻ → π⁻ Ξ_c⁰(2815) 붕괴에 대한 예측된 분해비는 무엇인가?
• RQ2 Ξ_b⁻ → ν̄_l l Ξ_c⁰(2790) 및 Ξ_b⁻ → ν̄_l l Ξ_c⁰(2815) 붕괴 비율은 어떻게 비교되며, 이 비율은 공명 구조에 대해 무엇을 드러내는가?
• RQ3 Ξ_c⁰(2790) 및 Ξ_c⁰(2815) 공명 상태에서 D*Λ 및 D*Σ 성분의 결합 강도에 대해 예측은 얼마나 민감한가?
• RQ4 비레프톤성 및 준레프톤성 붕괴 폭의 비율은 이러한 공명 상태의 분자적 성격을 시험할 수 있는가?
• RQ5 예측된 분해비는 현재 또는 향후 실험(LHCb 등)에서 측정 가능한 범위에 있는가?

주요 결과

• Ξ_b⁻ → π⁻ Ξ_c⁰(2790) 붕괴에 대한 예측된 분해비는 약 1.5 × 10⁻⁷이며, Λ_b → π⁻ Λ_c(2595) 붕괴 비율에 기반한 스케일링을 가정할 때이다.
• Ξ_b⁻ → π⁻ Ξ_c⁰(2815) 붕괴에 대한 분해비는 동일한 스케일링 방법에 기반해 약 2.0 × 10⁻⁷로 추정된다.
• 비레프톤성 붕괴 폭 비율 Ξ_b⁻ → π⁻ Ξ_c⁰(2790) 대 Ξ_b⁻ → D_s⁻ Ξ_c⁰(2790)는 약 0.75로 예측되며, 이는 D_s⁻ 가 붕괴 진폭에서 중요한 역할을 함을 시사한다.
• 준레프톤성 붕괴 비율 Ξ_b⁻ → ν̄_l l Ξ_c⁰(2790) 대 Ξ_b⁻ → ν̄_l l Ξ_c⁰(2815) 는 약 0.65로 예측되며, 이는 스핀 및 결합 구조에 민감하다.
• 결과는 D*Λ 및 D*Σ 결합 상수의 부호 및 크기에 매우 민감하며, 부호 반전 시 유사한 Λ_b 붕괴에서 실험 데이터와 강하게 괴리된다.
• 절대 붕괴 비율은 DΣ 및 DΛ 기여의 큰 상쇄 작용으로 인해 작은 순수 값이 되며, 이로 인해 모델 매개변수에 대한 민감도가 증가한다.