[논문 리뷰] Scalar and Pseudoscalar Meson Pole Terms in the Hadronic Light-by-light Contributions to Muon Anomalous Magnetic Moment

Erik Bartoš, A. Z. Dubničková외 3명|arXiv (Cornell University)|2001. 06. 08.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 2

한 줄 요약

이 논문은 구성 쿼크 삼각형 루프를 사용하여 비가역적 광자-광자-메손 꼬리 꼬리 점의 구조를 모델링함으로써, 양성자 이분광자-빛-빛 산란 기여에 대한 뮤온 비정상 자기모멘트의 스칼라 및 페시스칼라 메손 꼬리 기여를 재계산한다. m_σ = 400 MeV 및 Γ(σ → γγ) = 1 keV 조건에서 총 기여는 −86.36×10⁻¹¹이며, π⁰와 유사하며 σ 메손의 매개변수에 민감하다.

ABSTRACT

Third order hadronic light-by-light contributions a_\\mu^{(3)had}(SP) to the anomalous magnetic moment of the muon a_\\mu^{had} from the pole terms of scalars \\sigma, a_0 and pseudoscalars \\pi^0, \\eta, \\eta' are recalculated. Off-shell structure of the photon-photon-meson vertices in the corresponding Feynman diagrams is taken into account by constituent quark triangle loops to be approximated by two-photon decay widths of the particles under consideration. For the choice of the \\sigma-meson parameters m_\\sigma=400 MeV, \\Gamma(\\sigma --> \\gamma\\gamma)=1 keV its contribution -36.37*10^{-11} is comparable with the \\pi^0 contribution -36.08*10^{-11} and the sum of all considered scalar and pseudoscalar pole term contributions leads to the result a_\\mu^{(3)had}(SP)=-86.36*10^{-11}, whereas for m_\\sigma=600 MeV, \\Gamma(\\sigma --> \\gamma\\gamma)=1 keV the contribution of the latter is five times smaller -7.1*10^{-11} and the total result is only a_\\mu^{(3)had}(SP)=-57.70*10^{-11}.

연구 동기 및 목표

• 뮤온 비정상 자기모멘트의 강한 빛-빛 산란 진폭에서 스칼라 및 페시스칼라 메손 꼬리 항의 기여를 재평가하는 것.
• 구성 쿼크 삼각형 루프를 통해 광자-광자-메손 꼬리 꼬리의 비가역적 효과를 포함하는 것.
• 결과가 σ 메손 질량과 너비 매개변수에 얼마나 민감한지 평가하는 것.
• σ, a₀, π⁰, η, η′ 기여를 포함한 a_μ^(3)had(SP)의 개선된 추정치를 제공하는 것.

제안 방법

• 구성 쿼크 삼각형 도형을 사용하여 γγ–메손 꼬리 꼬리의 비가역적 구조를 모델링한다.
• 메손의 이광자 붕괴 너비(Γ(σ → γγ) 등)를 통해 꼬리 꼬리 형요인을 근사한다.
• 세 번째 차수의 강한 빛-빛 산란 진폭에서 σ, a₀, π⁰, η, η′ 메손의 꼬리 항 기여를 계산한다.
• σ 매개변수의 민감도를 테스트하기 위해 m_σ = 400 MeV 및 600 MeV를 사용하고, Γ(σ → γγ) = 1 keV를 고정한다.
• 모든 스칼라 및 페시스칼라 기여를 합하여 총 a_μ^(3)had(SP)를 도출한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 스칼라 및 페시스칼라 메손 꼬리 항은 뮤온 비정상 자기모멘트의 강한 빛-빛 산란 진폭에 어떻게 기여하는가?
• RQ2 γγ–메손 꼬리 꼬리에 비가역적 효과를 포함시키면 꼬리 항 기여에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 총 기여는 σ 메손의 질량과 너비에 얼마나 민감한가?
• RQ4 σ 메손 기여는 π⁰ 및 기타 페시스칼라와 비교해 상대적으로 얼마나 중요한가?

주요 결과

• m_σ = 400 MeV 및 Γ(σ → γγ) = 1 keV 조건에서 σ 메손은 a_μ^(3)had(SP)에 −36.37×10⁻¹¹ 기여하며, π⁰의 −36.08×10⁻¹¹와 유사하다.
• 동일한 σ 매개변수 조건 하에서 모든 스칼라 및 페시스칼라 꼬리 항의 총 기여는 −86.36×10⁻¹¹이다.
• m_σ를 600 MeV로 증가시키고 동일한 너비를 유지할 경우 σ 기여는 −7.1×10⁻¹¹로 감소하여 총 기여는 −57.70×10⁻¹¹로 줄어든다.
• 결과는 σ 메손 질량에 매우 민감하며, 질량이 400에서 600 MeV로 증가할 경우 기여가 5배 감소한다.
• σ 메손은 스칼라 기여를 주로 차지하며, 그 성질은 전체 강한 빛-빛 산란 추정치에 상당한 영향을 미친다.