[论文解读] Decay modes B{sub d,s}{sup 0}{yields}{gamma}D*{sup 0}

J. A. Macdonald Sørensen, J. O. Eeg|arXiv (Cornell University)|Feb 1, 2007

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 38被引用 4

一句话总结

本文研究了 B⁰_d,s → γD*⁰ 的辐射衰变，表明来自带色四 quark 算符的非因子化 1/N_c 抑制贡献——主要由软胶球发射主导——在幅度上超过因子化极点/非极点及赝标量交换机制。在重夸克极限下，分支比估计为 ≈1×10⁻⁵（B⁰_d → γD*⁰）和 ≈6×10⁻⁷（B⁰_s → γD*⁰），尽管存在较大的 b–c 夸克质量差异，幅度的量级仍预期正确。

ABSTRACT

The various decay modes of the type B{yields}{gamma}D* are dynamically different. In general, there are factorized contributions of pole and nonpole type, and pseudoscalar exchange contributions at meson level. The purpose of this paper is to point out that the decay modes B{sub d,s}{sup 0}{yields}{gamma}D*{sup 0} have small contributions from such mechanisms, in contrast to the decay modes B{sub d,s}{sup 0}{yields}{gamma}D*{sup 0} and B{sup -}{yields}{gamma}D{sub s,d}*{sup -}. On the other hand, there are nonfactorizable 1/N{sub c} suppressed contributions from colored four quark operators obtained from Fierz transformations of the standard four quark operators. Such 1/N{sub c} suppressed terms involving emission of soft gluons are calculated within a heavy-light chiral quark model, and they are found to dominate the amplitudes for the decay modes B{sub d,s}{sup 0}{yields}{gamma}D*{sup 0}. We estimate the branching ratio for these modes in the low velocity regime, i.e. in the heavy quark limit, both for the b and the c quarks. In this limit we obtain a value {approx_equal}1x10{sup -5} for B{sub d}{sup 0}{yields}{gamma}D*{sup 0}, and {approx_equal}6x10{sup -7} for B{sub s}{sup 0}{yields}{gamma}D*{sup 0}. We expect substantial corrections to these numbers because the energy gap between the b- and c-quark masses are significantly bigger than 1 GeV. However,more » we expect that our estimates of the amplitudes for B{sub d,s}{sup 0}{yields}{gamma}D*{sup 0} give the right order of magnitude because other mechanisms are numerically suppressed in this special case.« less

研究动机与目标

• 理解 B⁰_d,s → γD*⁰ 辐射衰变中的主导动力学机制，其与其它 B → γD* 模式不同。
• 识别为何在这些特定衰变中因子化贡献（极点、非极点、赝标量交换）受到抑制。
• 评估来自带色四夸克算符的非因子化 1/N_c 抑制贡献在决定衰变振幅中的作用。
• 使用重-轻手征夸克模型，在重夸克极限下估算 B⁰_d → γD*⁰ 和 B⁰_s → γD*⁰ 的分支比。
• 评估这些估算在存在大 b–c 夸克质量间隙（可能引入显著修正）情况下的稳健性。

提出的方法

• 采用重-轻手征夸克模型，计算来自带色四夸克算符的非因子化 1/N_c 抑制贡献。
• 对标准四夸克算符应用 Fierz 变换，以提取涉及软胶球发射的贡献。
• 在低速度区域假设重夸克对称性，计算 B⁰_d,s → γD*⁰ 的振幅。
• 在重夸克极限下评估分支比，假设 b 和 c 夸克均处于重夸克极限。
• 比较非因子化贡献与因子化机制的相对大小，以证明其主导地位。
• 评估大 b–c 夸克质量差（Δm > 1 GeV）对重夸克极限估算有效性的潜在影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 为何在 B⁰_d,s → γD*⁰ 衰变中，因子化贡献（极点、非极点、赝标量交换）相比其它 B → γD* 模式受到抑制？
• RQ2 在缺乏显著因子化机制的情况下，B⁰_d,s → γD*⁰ 衰变的振幅主要由什么贡献主导？
• RQ3 来自带色四夸克算符的非因子化 1/N_c 抑制贡献如何影响 B⁰_d,s → γD*⁰ 的衰变振幅？
• RQ4 在重夸克极限下，B⁰_d → γD*⁰ 和 B⁰_s → γD*⁰ 的预测分支比是多少？
• RQ5 大 b–c 夸克质量差异在多大程度上使重夸克极限估算失效？

主要发现

• 在重夸克极限下，B⁰_d → γD*⁰ 衰变的预测分支比约为 1×10⁻⁵。
• 在重夸克极限下，B⁰_s → γD*⁰ 衰变的预测分支比约为 6×10⁻⁷。
• 来自带色四夸克算符的非因子化 1/N_c 抑制贡献——主要由软胶球发射主导——在 B⁰_d → γD*⁰ 和 B⁰_s → γD*⁰ 衰变中主导振幅。
• 在这些特定衰变模式中，因子化贡献（如极点、非极点、赝标量交换）在数值上受到抑制。
• 尽管 b–c 夸克质量间隙可能引入显著修正，振幅估算的量级仍预期正确。
• 非因子化振幅中软胶球发射的主导作用解释了这些衰变中其它机制的抑制。