[논문 리뷰] Rare Decays of \Lambda_b->\Lambda + \gamma and \Lambda_b ->\Lambda + l^{+} l^{-} in the Light-cone Sum Rules

Yu-Ming Wang, Ying Li외 1명|arXiv (Cornell University)|2008. 04. 04.

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions인용 수 44

한 줄 요약

이 연구는 빛의 경로 합계 규칙(LCSR)을 사용하여 Λ_b → Λγ 및 Λ_b → Λl⁺l⁻의 희귀 쿼ark 없는 바리온 붕괴를 조사하며, Λ 바리온의 고차 토너먼트 분포 애미튜드를 포함한다. 중량 쿼크 스핀 대칭이 유지될 경우 고차 토너먼트 효과는 무시할 만큼 작지만, 대칭이 깨질 경우 형성 인자에 상당한 영향을 미친다. 현상학적 파동함수 모형은 등각 전개보다 약 5배 큰 형성 인자를 도출한다.

ABSTRACT

Within the Standard Model, we investigate the weak decays of $\Lambda_b o \Lambda + \gamma$ and $\Lambda_b o \Lambda + l^{+} l^{-}$ with the light-cone sum rules approach. The higher twist distribution amplitudes of $\Lambda$ baryon to the leading conformal spin are included in the sum rules for transition form factors. Our results indicate that the higher twist distribution amplitudes almost have no influences on the transition form factors retaining the heavy quark spin symmetry, while such corrections can result in significant impacts on the form factors breaking the heavy quark spin symmetry. Two phenomenological models (COZ and FZOZ) for the wave function of $\Lambda$ baryon are also employed in the sum rules for a comparison, which can give rise to the form factors approximately 5 times larger than that in terms of conformal expansion. Utilizing the form factors calculated in LCSR, we then perform a careful study on the decay rate, polarization asymmetry and forward-backward asymmetry, with respect to the decays of $\Lambda_b o \Lambda \gamma$, $\Lambda l^{+}l^{-}$.

연구 동기 및 목표

• 빛의 경로 합계 규칙(LCSR)을 사용하여 Λ_b → Λγ 및 Λ_b → Λl⁺l⁻ 붕괴의 전이 형성 인자를 계산한다.
• 중량 쿼크 스핀 대칭과 그 위반 상황에서 Λ 바리온의 고차 토너먼트 분포 애미튜드가 형성 인자에 미치는 영향을 조사한다.
• Λ 바리온 파동함수의 등각 전개와 현상학적 모형(COZ 및 FZOZ)에서 도출된 형성 인자를 비교한다.
• 이 희귀 붕괴에서 붕괴율, 편광 비대칭도 및 전진-후진 비대칭도에 대한 세밀한 현상학적 분석을 수행한다.

제안 방법

• 빛의 경로 합계 규칙(LCSR)을 사용하여 Λ_b → Λγ 및 Λ_b → Λl⁺l⁻ 붕괴의 전이 형성 인자를 계산한다.
• LCSR 체계에서 최고의 토너먼트 및 고차 토너먼트 분포 애미튜드를 포함하며, 최고의 등각 스핀까지 고려한다.
• Λ 바리온 파동함수의 두 현상학적 모형(COZ 및 FZOZ)을 사용하여 형성 인자의 모형 의존도를 평가한다.
• 중량 쿼크 스핀 대칭을 적용하여 고차 토너먼트 기여의 역할을 대칭 유지 및 위반 상황에서 분석한다.
• 계산된 형성 인자를 사용하여 물리적 관측량인 붕괴율, 편광 비대칭도 및 전진-후진 비대칭도를 계산한다.
• 현실적인 입력 매개변수를 사용한 수치적 분석을 수행하고, 다양한 Λ 파동함수 모형 간 결과를 비교한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 중량 쿼크 스핀 대칭이 유지될 경우, Λ 바리온의 고차 토너먼트 분포 애미튜드는 Λ_b → Λγ 및 Λ_b → Λl⁺l⁻ 붕괴의 전이 형성 인자에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 중량 쿼크 스핀 대칭이 명시적으로 위반될 경우, 고차 토너먼트 애미튜드의 보정 크기는 어느 정도인가?
• RQ3 현상학적 Λ 바리온 파동함수 모형(COZ 및 FZOZ)은 등각 전개에 비해 형성 인자를 예측하는 데 어떻게 다를까?
• RQ4 형성 인자의 차이가 이 희귀 붕괴의 붕괴율, 편광 비대칭도 및 전진-후진 비대칭도에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 모형 의존성 파동함수의 영향은 Λ_b → Λγ 및 Λ_b → Λl⁺l⁻ 붕괴의 현상학적 예측에 어느 정도 영향을 미치는가?

주요 결과

• 중량 쿼크 스위스 대칭이 유지될 경우, 고차 토너먼트 분포 애미튜드는 전이 형성 인자에 무시할 만큼 작은 영향을 미친다.
• 중량 쿼크 스핀 대칭이 깨질 경우, 고차 토너먼트 기여로 인해 형성 인자가 상당히 수정된다.
• 현상학적 파동함수 모형(COZ 및 FZOZ)은 등각 전개에서 도출된 값보다 약 5배 큰 전이 형성 인자를 생성한다.
• 붕괴율, 편광 비대칭도 및 전진-후진 비대칭도는 Λ 바리온 파동함수 모형의 선택에 민감하게 의존한다.
• Λ_b → Λl⁺l⁻에서의 전진-후진 비대칭도는 측정 가능하며 모형 의존적이며, 새로운 물리의 탐색에 유용한 도구가 될 수 있다.
• 결과는 Λ 바리온 파동함수의 모형 의존성이 이러한 희귀 붕괴의 형성 인자 예측에서 주요 불확실성 원인임을 시사한다.