[논문 리뷰] The electromagnetic form factors of $\Lambda$ hyperon in $e^+e^- ightarrow \bar\Lambda\Lambda$

Yongliang Yang, Zhun Lü|arXiv (Cornell University)|2017. 12. 18.

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions참고 문헌 40인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 쿼크 수 계산 규칙과 전기 형상 인자의 억제 메커니즘을 바탕으로, 시계열 영역에서 Λ 하이퍼온의 전자기 형상 인자(GE 및 GM)에 대한 두 매개변수 pQCD 기반의 매개변수화를 제안한다. 모형은 BaBar, DM2 및 BESIII의 효과적 형상 인자 및 단면적 데이터를 잘 맞추며, 임계점 근처를 제외한 영역에서 성공적으로 데이터를 설명한다. 또한 √s = 2.6 GeV에서 스핀 균형 관측량 Axx, Ayy 및 Azz를 예측한다.

ABSTRACT

We study the electromagnetic form factors of $\Lambda$ hyperon in the timelike region using the recent experimental data in the exclusive production of $\bar{\Lambda} \Lambda$ pair in electron-position annihilation. We present a pQCD inspired parametrization of $G_E(s)$ and $G_M(s)$ with only two parameters, and we consider a suppression mechanism of the electric form factor $G_E(s)$ compared to the magnetic form factor $G_M(s)$. The parameters are determined through fitting our parametrization to the effective form factor data in the reaction $e^+e^- ightarrow \bar\Lambda\Lambda$. Except the threshold region, our parametrization can reproduce satisfactorily the known behavior of the existing data from the BarBar, DM2 and BESIII Collaborations. We also predict the double spin polarization observables $A_{xx}$, $A_{yy}$ and $A_{zz}$ in $e^+e^- ightarrow \bar\Lambda\Lambda$.

연구 동기 및 목표

• 시계열 영역에서 Λ 하이퍼온의 전자기 형상 인자(GE 및 GM)에 대한 현상학적 매개변수화를 개발하는 것.
• BaBar, DM2 및 BESIII 실험에서 얻은 독립적인 e+e−→Λ̄Λ 단면적 및 효과적 형상 인자 데이터를 기술하는 것.
• QCD 및 중성 플라즈마 스크리닝 효과에 기반하여 GE에 대한 GM 대비 억제 메커니즘을 통합하는 것.
• 미래 실험 검증을 위한 Λ 쌍 생성에서 이중 스핀 균형 관측량 Axx, Ayy 및 Azz를 예측하는 것.

제안 방법

• 두 매개변수 매개변수화 제안: |GM(s)| = AΛ / [τ² + δΛ ln²(s/Λ²QCD)] 및 |GE(s)| = τ⁻¹|GM(s)|, 여기서 τ = s/(4M²).
• pQCD의 쿼크 수 계산 규칙을 활용하여 시계열 영역에서 형상 인자의 거듭제곱 법칙 행동을 정당화한다.
• 중성 플라즈마 내 전하 스크리닝을 고려하여 GE에 대한 억제 요소 τ⁻¹를 적용하며, 이는 이전의 낙관형 형상 인자 모형과 일관된다.
• BaBar, DM2 및 BESIII의 효과적 형상 인자 |Geff(s)| 데이터에 모형을 적합시키며, 임계점 근처 영역은 제외한다.
• |GM|² 및 |GE|²를 포함하는 미분 단면적 공식을 사용하여 보른 단면적을 계산한다.
• 스핀 밀도 행렬에서 유도된 각도 의존성 공식을 사용하여 이중 스핀 균형 관측량 Axx, Ayy 및 Azz를 예측한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 두 매개변수 pQCD 기반 매개변수화가 시계열 영역에서 Λ 하이퍼온의 전자기 형상 인자를 정확하게 기술할 수 있는가?
• RQ2 GE에 대한 GM 대비 억제가 e+e−→Λ̄Λ 단면적 및 효과적 형상 인자 기술에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 모형이 √s = 3.08 GeV까지의 에너지 범위에서 BaBar, DM2 및 BESIII 실험 데이터를 어느 정도 잘 재현하는가?
• RQ4 √s = 2.6 GeV에서 Λ 쌍 생성에서 Axx, Ayy 및 Azz의 예측 값은 무엇인가?
• RQ5 모형의 매개변수 AΛ 및 δΛ는 Λ 하이퍼온의 기본 쿼크 구조 및 QCD 역학과 어떻게 관련되어 있는가?

주요 결과

• 모형은 Λ̄Λ 임계점 근처를 제외한 광범위한 √s 범위에서 BaBar, DM2 및 BESIII의 효과적 형상 인자 데이터에 잘 맞춘다.
• 적합된 매개변수는 AΛ = 3.781 및 δΛ = 1.362이며, 이는 낙관형에서의 최소 두 개의 글루온 교환을 초월한 수정된 글루온 교환 계수를 시사한다.
• |GE/GM| 비율은 에너지 증가에 따라 감소하며, τ⁻¹ 억제 요소와 일치하며, √s = 2.6 GeV에서 BaBar 데이터와도 일치한다.
• 예측된 스핀 관측량 Axx 및 Azz는 양수이며, Ayy는 √s = 2.6 GeV에서 음수이며, 각각 다른 각도 의존성을 보인다.
• 모형의 Axx, Ayy 및 Azz 예측 값은 형상 인자 가정에 민감하며, 향후 실험에 대한 검증 가능한 서명을 제공한다.
• 매개변수화는 운동역학적 임계점에서 |GE(4M²Λ)/GM(4M²Λ)| = 1의 정규화 조건을 만족한다.