[논문 리뷰] Semileptonic and nonleptonic decays of Bc

M. A. Ivanov, J. G. Körner외 1명|ArXiv.org|2006. 09. 13.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 17인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 $B_c$ 메손의 배타적 반입자형 및 비반입자형 붕괴에 대한 상대론적 구성 쿼크 모델 연구를 제시하며, 다양한 붕괴 모드에 대한 분해율을 계산한다. 모델은 $b \to c$ 전이에 대해 총 8.8%의 배타적 분해율을 예측하고, $c \to s$ 전이에 대해선 27.6%를 예측한다. 이는 후자의 경우 기대되는 70%보다 크게 낮으며, 다체 붕괴의 비공진 기여가 상당히 크다는 것을 시사한다.

ABSTRACT

Using our relativistic constituent quark model we present results on the exclusive nonleptonic and semileptonic decays of the Bc-meson. The nonleptonic decays are studied in the framework of the factorization approximation. We calculate the branching ratios for a large set of exclusive nonleptonic and semileptonic decays of the Bc-meson and compare our results with the results of other models.

연구 동기 및 목표

• 상대론적 구성 쿼크 모델을 사용하여 $B_c$ 메손의 반입자형 및 비반입자형 붕괴에 대한 배타적 분해율을 계산하기.
• 기존 이론적 모델(예: QCD 합성 규칙 및 다른 구성 쿼크 모델 포함)과 결과를 비교하기.
• 특히 $c \to s$ 및 $b \to c$ 전이에 대해 배타적 붕괴 채널이 총 붕괴 너비를 얼마나 완전히 반영하는지 평가하기.
• 최신 실험 데이터인 $B_c$ 질량과 $f_D$ 붕괴 상수를 활용하여 모델 파rameter를 업데이트하기.

제안 방법

• 최근 $B_c$ 질량과 $f_D$ 측정치를 활용해 업데이트된 파rameter를 가진 이전에 다양한 약한 붕괴에 적용된 상대론적 구성 쿼크 모델을 사용하기.
• 인과성 근사와 상대론적 파동 함수를 사용하여 반입자형 붕괴의 행렬 요소 계산하기.
• 비반입자형 이체 붕괴에 대해 인과성 근사를 적용하며, 쿠르트-윌슨 계수 $a_1^c = 1.20$, $a_2^c = -0.317$ 는 카이밍 붕괴에, $a_1^b = 1.14$, $a_2^b = -0.20$ 는 바텀 붕괴에 적용하기.
• 포괄적인 $B_c$ 붕괴 모드 집합에 대해 부분 붕괴 너리와 분해율을 계산하기 위해 모델을 활용하기.
• 결과를 QCD 합성 규칙 예측 및 다른 구성 쿼크 모델 계산과 비교하기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 상대론적 구성 쿼크 모델을 사용해 $B_c$ 반입자형 붕괴의 예측 분해율은 $B_c$ 메손이 채르모니아, $D$, $B_s$, $B$ 상태로 붕괴할 때 어떻게 되는가?
• RQ2 비반입자형 $B_c$ 붕괴의 예측 분해율은 QCD 합성 규칙 및 다른 구성 쿼크 모델 예측과 어떻게 비교되는가?
• RQ3 특히 $c \to s$ 및 $b \to c$ 전이에 대해 배타적 붕괴 모드가 총 $B_c$ 붕괴 너비의 어느 정도를 차지하는가?
• RQ4 최신 실험 입력이 $B_c$ 붕괴 분해율에 대한 모델 예측에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 모델은 $b \to c$ 유도 붕괴에 대해 총 8.8%의 배타적 분해율을 예측하며, 이는 이 채널이 총 너비의 약 20% 기여할 것으로 예상되는 것과 일치한다.
• $c \to s$ 유도 붕괴에 대해 모델은 총 27.6%의 배타적 분해율을 도출하였으며, 이는 이론적으로 예상되는 70%와는 크게 낮고, QCD 합성 규칙이 예측한 73.4%보다도 낮다.
• $b \to c$ 붕괴 결과는 일반적으로 QCD 합성 규칙 및 구성 쿼크 모델 예측과 유사하지만, 일부 $c \to (s,d)$ 전이에서는 특정 다른 모델보다 높은 값을 제공한다.
• 모델은 $B_c^- \to \overline{B}_s^{*0} e\nu$ 붕괴에 대해 2.37%의 분해율을 예측하며, 이는 Faust 모델의 1.71%와 AbdEl-Hady 모델의 3.45%보다 높다.
• 비반입자형 붕괴 $B_c^- \to J/\psi D_s^{*\,-}$ 는 0.97%의 분해율을 가지며, 이는 KKL 모델의 0.67%와 AbdEl-Hady 모델의 0.55%보다 높다.
• 모델은 $B_c^- \to \overline{B}_s^{*0} \rho^-$ 붕괴에 대해 11%의 분해율을 예측하여, 일부 붕괴 채널에서 벡터 메손 최종 상태가 지배적인 역할을 한다고 시사한다.