[논문 리뷰] Scalar mesons and glueball in B-decays and gluon jets

Peter Minkowski, Wolfgang Ochs|ArXiv.org|2003. 04. 15.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 6인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 $f_0(980)$ 스칼라 메손과 넓은 $0^{++}$ 글루온 상태가 $\eta'$ 메손과 유사하게 강한 글루온 기여를 보이며, 쿠르르 없는 $B$ 붕괴와 글루온 제트에서의 강한 생성을 바탕으로 이를 제안한다. 저자들은 $B$ 붕괴와 글루온 제트에서 관측된 $f_0(980)$와 $K\bar{K}$ S-파 강화가 글루온 결합으로 인한 플레이어 싱글릿 성격을 지닌다고 주장하며, $B^+ \to K^+ \text{글루온}$ 붕괴 비율에서 글루온 상태가 최대 $132 \times 10^{-6}$까지 기여할 수 있음을 시사한다. 이는 글루온 메손이 $b \to sg$ 붕괴 비율을 완전히 충족시킬 수 있음을 시사한다.

ABSTRACT

We discuss the recent observation of f_0(980) in charmless B-decays and in gluon jets which hints toward a gluonic coupling of this meson similar to eta'. Further predictions on B-decays into scalar particles are presented. Charmless B decays also show a broad K Kbar (and possibly pi pi) S-wave enhancement which we relate to the 0^{++} glueball. These gluonic mesons represent a sizable fraction of the theoretically derived decay rate for b -> sg.

연구 동기 및 목표

• 최근 $B$ 붕괴와 글루온 제트에서의 실험 데이터를 바탕으로 $f_0(980)$ 스칼라 메손과 $0^{++}$ 글루온의 성격을 명확히 하기 위해.
• $f_0(980)$와 넓은 $K\bar{K}$ S-파 강화가 글루온 또는 글루온 성분과 일치하는지 테스트하기 위해.
• 스칼라 글루온 상태와 글루온 메손이 $b \to sg$ 붕괴 비율에 기여하는 정도를 추정하고, 양자 색역학의 고전적 예측과 비교하기 위해.
• 스칼라 및 페시탈 메손을 포함한 $B$ 붕괴에서 플레이어 싱글릿 혼합과 글루온 결합의 역할을 평가하기 위해.
• $B$ 붕괴 비율과 글루온 제트 데이터를 저질량 스칼라 스펙트럼학과 글루온 성분에 연결하는 현상학적 프레임워크를 제공하기 위해.

제안 방법

• BELLE와 BaBar의 쿠르르 없는 $B \to Khh$ 붕괴에서의 실험 데이터를 분석하며, $f_0(980)$과 $K\bar{K}$ S-파 강화에 집중한다.
• 큰 플레이어 혼합을 포함한 스칼라 노네트 스펙트럼학의 현상학적 모델을 사용하여, 글루온 결합으로 인해 $f_0(980)$가 근접한 플레이어 싱글릿 상태임을 식별한다.
• $U(3)$ 플레이어 대칭성을 적용하여 $B \to K\eta^\prime$, $B \to K^*\eta^\prime$, $B \to K\bar{K}$ 붕괴 진폭 간의 관계를 설정하고, 스칼라 최종 상태로 확장한다.
• 질량 창에서 $K\bar{K}$ 및 $\pi\pi$ S-파 비율을 외삽하여 $B^+ \to K^+ \text{글루온}$에서의 $0^{++}$ 글루온 브랜치 비율을 추정한다.
• 주로 및 다음 주의 순서 QCD에서의 포함적 $b \to sg$ 붕괴 비율을 관측된 글루온 메손 비율의 합과 비교한다.
• 크로모전자기 이중성 대칭을 사용하여 $B \to gb(0^{-+})$ 붕괴 비율이 $B \to gb(0^{++})$와 유사하다고 추정하며, 유사한 글루온 결합을 가정한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 $f_0(980)$ 메손이 주로 $q\bar{q}$ 상태인지, 아니면 $K\bar{K}$ 분자 또는 4-quark 성분을 포함한 글루온 상태인지?
• RQ2 $B$ 붕괴와 글루온 제트에서 관측된 $K\bar{K}$ S-파 강화는 $0^{++}$ 글루온의 존재를 시사하는가?
• RQ3 관측된 $B$ 붕괴 비율이 이론적 $b \to sg$ 붕괴 비율을 어느 정도 충족하는가?
• RQ4 관측된 생성 비율을 바탕으로 $f_0(980)$과 $0^{++}$ 글루온 사이의 혼합 각도는 무엇인가?
• RQ5 대칭 결합을 가정할 경우 $b \to sg$ 붕괴 비율은 스칼라 및 페시탈 글루온 상태의 생성으로 설명될 수 있는가?

주요 결과

• $f_0(980)$ 메손은 $B \to Khh$ 붕괴와 글루온 제트의 주도 시스템에서 강한 생성을 보이며, 이는 $\eta^\prime$와 유사한 글루온 기여를 시사한다.
• 1.0–1.7 GeV 범위에서 넓은 $K\bar{K}$ S-파 강화가 관측되며, 이는 $0^{++}$ 글루온으로 해석되며, $B^+ \to K^+ \text{글루온}$에서의 브랜치 비율은 $132 \times 10^{-6}$이다.
• $B^+ \to gb(0^{++}) + X_s$의 총 비율은 $1.2 \times 10^{-3}$로 추정되며, 이는 주로 순서 $b \to sg$ 비율 $(2-5) \times 10^{-3}$과 일치한다.
• $B \to gb(0^{++}) + f_0(980) + \eta^\prime + X_s$의 총 비율은 $(1.5 \pm 0.5) \times 10^{-3}$로 추정되며, 이는 NLO $b \to sg$ 비율 $(5 \pm 1) \times 10^{-3}$과 유사하다.
• $f_0(980)$과 $0^{++}$ 글루온 사이의 혼합 각도는 $\sin^2\varphi_g \lesssim 14/132$로 제약되며, 이는 $\varphi_g \lesssim 20^\circ$임을 시사한다.
• $B \to gb(0^{-+})$ 붕괴 비율은 $B \to gb(0^{++})$와 유사하다고 추정되며, 이는 스칼라 및 페시탈 글루온 상태가 함께 $b \to sg$ 붕괴 비율을 완전히 충족시킬 수 있음을 시사한다.