[论文解读] Inclusive and exclusive decays of doubly heavy baryons

A. I. Onishchenko|ArXiv.org|Jun 26, 2000

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用 5

一句话总结

该论文利用有效场论中的算子乘积展开（OPE）和三重点非相对论性QCD求和规则，对双重重子的包含性与排他性衰变进行了全面的理论分析。研究预测了半轻衰变与强衰变的分支比，关键结果表明，泡利交换干涉与弱散射效应在衰变中起主导作用，特别是对于 $Τ_{bc} \to \Xi_{cc}^{++} \rho^{-}$ 衰变，其分支比达21.7%。

ABSTRACT

In this paper we give a short review of the recently obtained results on inclusive and exclusive decays of doubly heavy baryons.

研究动机与目标

• 开发一种基于有效场论的理论框架，用于计算双重重子的寿命与衰变分支比。
• 研究非价夸克与非价夸克效应（特别是泡利交换干涉与弱散射）在包含性与排他性衰变模式中的作用。
• 利用求和规则与OPE方法，预测 $Τ_{bb}$、$Τ_{bc}$ 与 $Τ_{cc}$ 重子的半轻衰变与强衰变的分支比。
• 在相同夸克系统中，特别是 $Τ_{cc}^{++}$ 衰变中，考虑自旋对称性与泡利不相容统计。
• 通过与现有OPE与求和规则方法对比，验证预测结果的一致性，确保与超味对称性及非微扰QCD效应相符。

提出的方法

• 采用算子乘积展开（OPE）计算双重重子的包含性衰变宽度，将跃迁算符按重夸克质量的负幂次展开。
• 使用三重点NRQCD求和规则计算半轻衰变的形因子，结合Isgur-Wise函数与极点模型近似。
• 应用极点共振模型将Isgur-Wise函数参数化为 $\xi(q^2) = \xi_0 / (1 - q^2/m_{\text{pole}}^2)$，其中 $m_{\text{pole}} = 6.3\,\text{GeV}$ 用于 $b \to c$ 衰变，$1.85\,\text{GeV}$ 用于 $c \to s$ 衰变。
• 在OPE框架下计算维度-3（非价夸克）、维度-5（磁矩项）与维度-6（非价夸克）算符的贡献。
• 通过显式计算 $O_{6,PI}^{(i)}$ 与 $O_{6,WS}^{(i)}$ 算符的矩阵元，纳入泡利交换干涉与弱散射效应。
• 通过假设自旋-1/2到自旋-3/2跃迁的贡献占自旋-1/2到自旋-1/2跃迁的30%，来处理自旋-1/2到自旋-3/2的跃迁，该假设基于超味对称性。

实验结果

研究问题

• RQ1 双重重子的包含性衰变宽度中，哪些是主导贡献？非价夸克与非价夸克效应如何比较？
• RQ2 泡利交换干涉与弱散射如何影响排他性半轻衰变与强衰变的分支比？
• RQ3 半轻衰变 $\Xi_{bb}^\diamond \to \Xi_{bc}^\diamond l\bar{\nu}_l$ 的预测分支比是多少？
• RQ4 自旋对称性与泡利不相容原理如何影响具有相同重夸克的系统（如 $\Xi_{cc}^{++}$）的衰变速率？
• RQ5 OPE与NRQCD求和规则的预测在多大程度上相互一致，并与先前估计相符？

主要发现

• 预测 $\Xi_{bb}^\diamond \to \Xi_{bc}^\diamond l\bar{\nu}_l$ 的分支比为14.9%，主要来自 $b \to c$ 衰变的贡献。
• 衰变 $\Xi_{bc}^{+} \to \Xi_{cc}^{++} \rho^{-}$ 的分支比为21.7%，主要由泡利交换干涉效应主导。
• 对于 $\Xi_{cc}^{++} \to \Xi_{cs}^{+} \rho^{+}$，分支比达到46.8%，表明在相同夸克系统中泡利交换干涉产生显著增强。
• 在 $\Xi_{cc}^{++} \to \Xi_{cs}^{+} X$ 衰变中，负的泡利交换干涉使分支比相比无干涉情况降低为0.62倍。
• $\Xi_{bb}^\diamond \to \Xi_{bc}^\diamond$ 跃迁的形因子由极点模型良好描述，$m_{\text{pole}} = 6.3\,\text{GeV}$。
• 求和规则方法的预测与OPE结果一致，验证了在双重重子衰变中使用有效场论方法的可靠性。