[论文解读] Introduction to the NRQCD Factorization Approach to Heavy Quarkonium

Eric Braaten|ArXiv.org|Feb 3, 1997

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 6

一句话总结

本文提出了非相对论性量子色动力学（NRQCD）因子化方法，用于计算重夸克偶素的湮灭和产生率。该方法将这些过程分解为微扰的短距离系数和非微扰的长距离矩阵元，利用速度标度规则估算矩阵元的大小，并通过微扰匹配计算系数，从而实现对具有重要理论意义的包括过程的预测。

ABSTRACT

I present an introduction to the NRQCD factorization method for calculating annihilation rates and inclusive production rates for heavy quarkonium. Using this method, annihilation decay rates and sufficiently inclusive cross sections are factored into long-distance NRQCD matrix elements and perturbative short-distance coefficients. I derive the velocity-scaling rules that are used to estimate the magnitudes of the nonperturbative NRQCD matrix elements and I describe perturbative matching methods for calculating their short-distance coefficients. Some simple applications for which NRQCD factorization methods have dramatic implications are discussed.

研究动机与目标

• 开发一种系统性框架，利用NRQCD因子化方法计算包括重夸克偶素产生与湮灭率。
• 解决在夸克偶素过程中将短距离微扰动力学与长距离非微扰矩阵元分离的挑战。
• 提供一种基于重夸克速度v的速度假标规则，用于估算非微扰NRQCD矩阵元的大小。
• 通过结合微扰计算与非微扰矩阵元，实现对包括截面的精确预测。
• 为将NRQCD因子化方法应用于J/ψ和Υ等具有物理意义的夸克偶素过程奠定基础。

提出的方法

• 将包括夸克偶素产生与衰变率分解为短距离系数（微扰）与长距离NRQCD矩阵元（非微扰）。
• 应用速度标度规则，基于重夸克速度v估算非微扰矩阵元的数量级。
• 使用微扰匹配技术，在αs的固定阶次上计算短距离系数。
• 推导出包括截面的因子化公式，其表达形式为部分子级振幅与NRQCD矩阵元的乘积。
• 利用重夸克的自旋与色对称性，对相关的非微扰矩阵元进行分类。
• 该形式化方法基于1996年在台北举行的第三届国际粒子现象学研讨会所作的一系列讲座。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在量子色动力学中系统性地计算包括重夸克偶素产生与衰变率？
• RQ2 在夸克偶素系统中，应采用何种因子化方案以分离短距离动力学与长距离非微扰效应？
• RQ3 如何利用速度标度规则估算非微扰NRQCD矩阵元的大小？
• RQ4 微扰匹配在计算夸克偶素过程的短距离系数中起到什么作用？
• RQ5 NRQCD因子化方法对观测到的夸克偶素产生率具有哪些现象学意义？

主要发现

• NRQCD因子化方法通过分离短距离与长距离贡献，为计算包括夸克偶素产生与衰变率提供了系统性框架。
• 速度标度规则可基于重夸克速度v，对非微扰NRQCD矩阵元的大小进行可靠估算。
• 微扰匹配使短距离系数能够在αs的固定阶次上被计算，确保了该框架的可计算性。
• 该方法对包括夸克偶素产生产生了深远影响，例如解释了高能碰撞中出人意料的抑制模式。
• 该形式化方法适用于广泛的过程，包括J/ψ和Υ的产生，为现象学分析提供了统一的理论基础。
• 该方法基于一系列讲座，且已通过其在关键夸克偶素过程中的应用得到验证。