[논문 리뷰] The two-body hadronic decays of $B_c$ meson in the perturbative QCD approach: A short review

Zhen-Jun Xiao, Xin Liu|arXiv (Cornell University)|2013. 12. 31.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 69인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 $B_c$ 메손의 이체 하드론 붕괴에 대한 양자 색역학의 섭동 이론(pQCD) 접근법을 검토하며, 펄스러운, 벡터, 스칼라, 축성벡터, 텐서 최종 상태로의 붕괴에 초점을 맞춘다. 브랜치 비율과 CP 비대칭성에 대한 이론적 예측을 제시하며, 비요약 가능한 서지 및 소멸도메인의 기여가 지배적임을 강조하며 브랜치 비율은 $10^{-3}$에서 $10^{-9}$의 범위를 가지며, 특히 캐러멜리스 모드에서의 소멸 메커니즘의 중요성을 부각시킨다.

ABSTRACT

Along with the running of Large Hadron Collider (LHC) located at CERN in November 2009, a large number of data samples of $B_c$ meson have been collected and some hadronic $B_c$ decay modes have been measured by the LHC experiments. In view of the special and important roles of $B_c$ meson decays playing in the heavy flavor sector, we here give a short review on the status of two body hadronic decays $B_c o M_1 M_2$ at both experimental and theoretical aspects. For the theoretical progresses, specifically, we will show lots of theoretical studies on two body hadronic $B_c$ decays involving pseudoscalar, vector, scalar, axial-vector, even tensor meson(s) in the final states by employing the perturbative QCD (pQCD) factorization approach. We will present a general analysis about the two-body hadronic decays of the heavy $B_c$ meson and also provide some expectations for the future developments.

연구 동기 및 목표

• LHC에서의 $B_c$ 메손 이체 하드론 붕괴에 대한 최근 실험적 및 이론적 진전을 요약하기 위해.
• pQCD 인과 분해 접근법을 사용하여 다양한 메손 유형(P, V, S, A, T)을 포함한 $B_c \to M_1M_2$ 붕괴의 역학을 분석하기 위해.
• 특히 캐러멜리스 및 스칼라/텐서 최종 상태에서 비요약 가능한 서지 및 소멸도메인의 기여가 지배적인 $B_c$ 붕괴에서의 기여를 평가하기 위해.
• Gegenbauer 모멘트와 붕괴 상수에서 유래하는 이론적 불확실성의 영향을 평가하고, 브랜치 비율 비율을 통한 이러한 불확실성 감소 전략을 제안하기 위해.
• 미래 정밀 측정에 대한 기대치를 제시하고, 이들이 무거운 쿼크 붕괴에서 소멸 메커니즘을 검증하는 데서 수행하는 역할을 평가하기 위해.

제안 방법

• 선형 차수와 선형 차수에서의 섭동 QCD(pQCD) 인과 분해 접근법을 사용하여 붕괴 진폭을 계산하기 위해.
• 모든 관련 파인먼 도형을 포함: 방출, 비요약 가능한 서지, 소멸 도형이며, 비요약 가능한 기여는 하드 산란 진폭을 통해 처리된다.
• 메손의 경로선 분포 진폭(LCDAs)을 사용하여 비추상적인 하드론 구조를 모델링하며, Gegenbauer 모멘트를 포함한다.
• 위르스 코efficient를 포함한 4-quark 연산자의 행렬 요소를 평가하여 단거리 거리 QCD 효과를 통합한다.
• 브랜치 비율과 CP 위반 비대칭성을 계산하며, 나머지 경우 나무 수준 지배 붕괴에서 비대칭성이 0임을 발견하였다.
• 입력 매개변수인 $f_{B_c}$와 붕괴 상수의 영향을 줄이기 위해 브랜치 비율의 비율을 정의하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 pQCD 접근법을 사용한 다양한 메손 최종 상태로의 이체 하드론 붕괴에 대한 이론적 상태는 어떠한가?
• RQ2 $B_c \to M_1M_2$ 과정에서 붕괴 진폭을 지배하는 위상도—방출, 서지, 또는 소멸—중 어느 것이 주로 기여하는가?
• RQ3 브랜치 비율과 CP 비대칭성은 다양한 최종 상태에서 어떻게 변화하는가, 특히 캐러멜리스 및 스칼라/텐서 모드에서 어떻게 되는가?
• RQ4 Gegenbauer 모멘트와 붕괴 상수에서 기인하는 이론적 불확실성은 pQCD 예측의 신뢰성에 얼마나 큰 영향을 미치는가?
• RQ5 LHC에서의 정밀 측정은 어떤 방식으로 이론적 예측을 검증할 수 있으며, 특히 소멸 지배 모드에서의 검증은 어떻게 이루어지는가?

주요 결과

• pQCD 접근법은 $B_c \to M_1M_2$ 붕괴의 브랜치 비율을 $10^{-3}$에서 $10^{-9}$의 범위로 예측하며, $10^{-6}$ 이상인 경우 검출 가능한 모드로 예측된다.
• 비요약 가능한 서지 및 소멸 도형이 많은 붕괴 채널에서 지배적이며, 특히 캐러멜리스 및 스칼라/텐서 최종 상태에서 그러하다.
• 캐러멜리스 붕괴의 경우 순수 소멸 위상도만 기여하므로, 소멸 메커니즘을 탐색하는 데 이상적인 조건이다.
• 나무 수준 지배 붕괴에서 CP 위반 비대칭성은 강한 위상이 없기 때문에 0이며, pQCD 프레임워크와 일치한다.
• 이론적 불확실성은 주로 LCDAs의 Gegenbauer 모멘트와 $f_{B_c}$, $f_M$의 불확실성에서 기인하며, 브랜치 비율의 비율을 통해 이러한 오차를 줄일 수 있다.
• 소멸 지배 모드는 pQCD에서 주요 차수에서 소멸 진폭을 처리하는 방법의 타당성을 검증하기 위한 핵심적인 시험대이다.