[논문 리뷰] Study of the semileptonic decay Lambda0(b) ---> Lambda(c)+ l- anti-nu(l)

C. Albertus, E. Hernández외 1명|arXiv (Cornell University)|2005. 05. 01.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 21인용 수 2

한 줄 요약

이 연구는 비상대론적 쿼크 모델과 중량 쿼크 대칭성 제약 조건을 갖춘 스펙터터 모델(일차형 전류 연산자 포함)을 사용하여 반세미 렙톤 붕괴 Λb⁰ → Λc⁺ l⁻ ν̄ 를 평가한다. 여섯 개의 형상 인자들을 계산하였으며, 격자 QCD 결과와 양호한 일치를 보였다. 추정된 |Vcb| = 0.047 ± 0.005 및 Isgur-Wise 함수의 ρ² = 0.98 는 격자 및 DELPHI 결과와 일치한다.

ABSTRACT

Within the framework of a nonrelativistic quark model we evaluate the six form factors associated with the Λ b 0 → Λ c + l − ν ¯ l semileptonic decay. The baryon wave functions were evaluated using a variational approach applied to a family of trial functions constrained by Heavy Quark Symmetry (HQS). We use a spectator model with only one-body current operators. For these operators we keep up to first order terms on the internal (small) heavy quark momentum, but all orders on the transferred (large) momentum. Our result for the partially integrated decay width is in good agreement with lattice calculations. Comparison of our total decay width to experiment allows us to extract the V c b Cabbibo-Kobayashi-Maskawa matrix element for which we obtain a value of | V c b | = 0.047 ± 0.005 in agreement with a recent determination by the DELPHI Collaboration. Furthermore, we obtain the universal Isgur-Wise function with a slope parameter ρ 2 = 0.98 in agreement with lattice results.

연구 동기 및 목표

• 비상대론적 쿼크 모델 프레임워크 내에서 Λb⁰ → Λc⁺ l⁻ ν̄ 를 지배하는 여섯 개의 형상 인자를 계산하기 위해.
• 가정된 시험 함수의 가족에 대해 변분 방법을 사용하여 중량 쿼크 대칭성(HQS) 제약 조건을 바이오톤 파동함수에 적용하기 위해.
• 내부 중량 쿼크 운동량의 1차 보정을 포함한 일차형 전류 연산자로 구성된 스펙터터 모델을 사용하여 붕괴 분포를 평가하기 위해.
• 이론적 부분 붕괴 폭을 격자 QCD 결과와 비교하고 실험 데이터로부터 |Vcb| 를 추출하기 위해.
• 독립적인 격자 및 실험적 값과의 비교를 위해 일반적인 Isgur-Wise 함수와 그 기울기 파라미터 ρ² 을 결정하기 위해.

제안 방법

• 바이오톤 스펙트럼학 및 파동함수를 기술하기 위해 잠재력 기반 해밀토니안을 사용하는 비상대론적 쿼크 모델을 사용하기 위해.
• 중량 쿼크 대칭성(HQS)에서 유도된 제약 조건 하에서 바이오톤 파동함수를 최적화하기 위해 변분 방법을 사용하기 위해.
• 붕괴하는 바이오톤의 열성 쿼크에만 전류 연산자가 작용하는 스펙터터 모델을 구현하기 위해.
• 큰 운동량 전달에서 모든 차수를 합산하면서, 내부(작은) 쿼크 운동량에서 최대 1차 항까지 포함하기 위해.
• 전류 연산자의 행렬 원소로부터 유도된 여섯 개의 형상 인자를 사용하여 붕괴 진폭을 계산하기 위해.
• 운동역학적 범위 전체에 걸쳐 미분 붕괴 폭을 적분하여, 격자 및 실험 데이터와 비교하기 위한 총 부분 폭을 도출하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 비상대론적 쿼크 모델에서 중량 쿼크 대칭성 제약 조건을 충족시키는 Λb⁰ → Λc⁺ l⁻ ν̄ 반세미 렙톤 붕괴에 대한 여섯 개의 형상 인자는 무엇인가요?
• RQ2 계산된 부분 붕괴 폭은 격자 QCD 결과와 얼마나 잘 일치합니까?
• RQ3 이론과 실험 데이터를 비교했을 때 |Vcb| CKM 행렬 원소의 값은 무엇입니까?
• RQ4 이 모델에서 일반적인 Isgur-Wise 함수의 기울기 파라미터 ρ² 은 예측되나요?
• RQ5 이 모델의 Isgur-Wise 함수 예측은 격자 QCD 및 실험적 결정치와 어떻게 비교됩니까?

주요 결과

• 부분적으로 통합된 붕괴 폭이 격자 QCD 계산과 양호한 일치를 보였다.
• CKM 행렬 원소 |Vcb| 의 추정된 값은 0.047 ± 0.005이며, 최근의 DELPHI 협동 연구 결과와 일치한다.
• Isgur-Wise 함수의 기울기 파라미터는 ρ² = 0.98 로 산출되었으며, 격자 QCD 결과와 일치한다.
• 형상 인자들은 중량 쿼크 대칭성 제약 조건을 사용하여 비상대론적 쿼크 모델 내에서 자발적으로 계산되었다.
• 일차형 전류 연산자를 사용하는 스펙터터 모델은 붕괴의 주요 운동역학적 행동을 성공적으로 재현하였다.
• 이 모델의 붕괴 폭 및 Isgur-Wise 함수 예측은 독립적인 격자 및 실험 기준과 함께 강건하고 일관된 것으로 나타났다.