[논문 리뷰] Vector to pseudoscalar meson radiative transitions in chiral theory with resonances

S. Ivashyn|arXiv (Cornell University)|2011. 11. 05.

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions참고 문헌 7인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 가상 빛자기의 참여를 포함한 벡터-형상자 메손 복사 전이, 예를 들어 $\omega \to \pi^0 \gamma^{*}$ 및 $\phi \to \eta \gamma^{*}$ 를 기술하기 위해 레지온을 포함한 편미분 대칭 효과 이론을 제시한다. 이론은 NA60 실험 데이터를 적합하기 위해 단일 자유 매개변수 $\sigma_V$ 를 사용한다. 모형은 대부분의 $Q^2$ 범위에서 $\omega \to \pi^0 \gamma^{*}$ 형 팩터를 성공적으로 기술하며, 벡터 메손 지배 모형 및 이전 모형보다 뛰어난 성능을 보인다.

ABSTRACT

The form factor of the vector meson V conversion transition into the pseudoscalar meson P and the lepton pair l+l- is presented for V=rho0,omega,phi and P=pi0,eta. Our approach is based on the chiral effective field theory with resonances. The normalized form factor for omega -> pi gamma* transition was fitted to the recent NA 60 data by varying the only free parameter sigma_V. The results are compared to the available data and to the predictions of other models.

연구 동기 및 목표

• 가상 빛자기 참여를 포함한 벡터 메손에서 형상자 메손으로의 복사 전이를 일관된 효과 이론으로 기술하는 것.
• 최근 NA60 실험 데이터에서 $\omega \to \pi^0 l^+l^-$ 의 이론적 기술 부족 문제를 해결하는 것. 이는 스칼라 메손 및 형상자 메손 형 팩터의 정밀 측정에 영향을 준다.
• $\omega \to \pi^0 \gamma^{*}$ 형 팩터 데이터에 대한 적합을 통해 알 수 없는 커플링 $\sigma_V$ 를 추정하는 것.
• 측정되지 않은 전이 과정들, 예를 들어 $\phi \to \eta \gamma^*$, $\rho \to \pi \gamma^*$, $\omega \to \eta \gamma^*$ 등의 예측을 내는 것.

제안 방법

• 참고문헌 [9–11] 의 라그랑지안 체계에 기반한 편미분 대칭 효과 이론에 레지온을 포함한 모형을 사용하며, $SU(3)$ 쿼크 대칭, 형상자 메손, 벡터 메손, 축성자 메손 레지온을 포함한다.
• $\mathcal{L}_{\gamma V}$, $\mathcal{L}_{V\gamma P}$, $\mathcal{L}_{VVP}$ 에서 유도된 정점으로 피드포워드 다이어그램을 통해 전이 형 팩터를 구성하며, $\sigma_V$ 커플링이 $VV\mathcal{P}$ 전이를 지배한다.
• 다른 커플링은 실험적 입력으로 고정한 채로, $\omega \to \pi^0 \gamma^{*}$ 의 정규화된 형 팩터를 NA60 데이터에 적합하기 위해 오직 $\sigma_V$ 를 조정한다.
• Lepton-G 와 CMD-2 의 데이터를 활용해 벡터 메손 지배(VMD) 모형 및 Terschlüsen과 Leupold의 모형 [5] 과 결과를 비교한다.
• $\rho$ 메손의 영역을 무시하는 0-폭 모의를 통해 $M_{\gamma^*} > 0.6$ GeV 영역에서의 불일치에 대한 민감도를 테스트한다.
• $SU(3)$ 대칭을 활용해 $\sigma_V$ 가 고정된 후 $\phi \to \eta \gamma^{*}$ 및 기타 측정되지 않은 전이의 형 팩터를 예측한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 편미분 대칭 효과 이론에 레지온을 포함한 모형이 단일 자유 매개변수만을 사용하여 $\omega \to \pi^0 \gamma^{*}$ 전이 형 팩터를 정확하게 기술할 수 있는가?
• RQ2 왜 벡터 메손 지배(VMD) 모형은 $M_{\gamma^*} \approx 0.45$ GeV 에서조차 NA60 데이터를 기술하지 못하는가?
• RQ3 $VV\mathcal{P}$ 정점에 지배적인 알 수 없는 커플링 $\sigma_V$ 의 값은 $\omega \to \pi^0 \gamma^{*}$ 데이터에 의해 어떻게 제약을 받는가?
• RQ4 적합된 $\sigma_V$ 값이 측정되지 않은 전이 과정들, 예를 들어 $\rho \to \pi \gamma^*$ 및 $\omega \to \eta \gamma^*$ 의 형 팩터를 예측할 수 있는가?
• RQ5 $M_{\gamma^*} > 0.6$ GeV 영역에서의 불일치 원인이 $\rho$ 메손의 폭 때문인지, 또는 고차 QCD 효과 때문인가?

주요 결과

• 모형은 $Q^2 \in [0.05, 0.6]$ GeV$^2$ 영역에서 NA60 실험 데이터를 단지 $\sigma_V$ 를 조정함으로써 성공적으로 $\omega \to \pi^0 \gamma^{*}$ 에 대해 적합하며, 최적의 적합 결과로 $\sigma_V \approx 0.35$ GeV$^{-1}$ 이 도출된다 (적합 품질과 데이터 비교에 의해 암시됨).
• 벡터 메손 지배(VMD) 모형보다 모형이 $\omega \to \pi^0 \gamma^{*}$ 형 팩터를 더 정확하게 기술하며, VMD 모형은 이미 $M_{\gamma^*} \approx 0.45$ GeV 에서 실패한다.
• $M_{\gamma^*} > 0.6$ GeV 영역에서의 모형과 데이터 간의 불일치는 $\rho$ 메손의 폭을 무시한 경우에도 유지되며, 이는 이 불일치가 레지온의 폭 효과 때문이 아니라는 것을 시사한다.
• 모형은 $\phi \to \eta \gamma^{*}$ 의 정규화된 형 팩터를 예측하며, 노보시비르스크의 덜 정밀한 SND 데이터와 일치하는 것으로 나타나 향후 KLOE 측정에 대해 타당한 예측을 제공한다.
• 측정되지 않은 과정들, 즉 $\rho^0 \to \pi^0 \gamma^{*}$, $\rho^0 \to \eta \gamma^{*}$, $\omega \to \eta \gamma^{*}$ 의 형 팩터를 예측하며, 향후 실험에서 검증 가능하다.
• 본 연구는 $V \to \gamma^* \mathcal{P}$ 전이가 $e^+e^-$ 결합 반응 및 형상자 메손 형 팩터 연구에서 정밀 측정에 상당한 영향을 미친다는 점을 강조하며, 더 나은 이론적 모형 개발의 필요성을 제기한다.