[论文解读] Open-flavor strong decays of open-charm and open-bottom mesons in the $^3P_0$ pair-creation model

J. Ferretti, E. Santopinto|arXiv (Cornell University)|Jun 14, 2015

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用 5

一句话总结

本研究基于Godfrey与Isgur的相对论性夸克模型谱，利用谐振子波函数的$^3P_0$对产生模型，计算了粲味和底味开放夸克流强衰变。主要贡献在于对这些重味介子的衰变宽度和分支比进行了系统性分析，为实验比较提供了定量预测。

ABSTRACT

In this paper we give results for the open-flavor strong decays of open-charm and open-bottom mesons. The decays are computed in the $^3P_0$ pair-creation model, assuming harmonic oscillator wave functions for the decaying and final-state mesons. The spectra of the open-charm and open-bottom mesons, used in the calculations, are computed within the relativized quark model by Godfrey and Isgur.

研究动机与目标

• 研究粲味和底味开放介子向开放味末态的强衰变。
• 应用$^3P_0$对产生模型计算这些衰变的衰变振幅与宽度。
• 采用谐振子波函数一致地建模初始态与末态介子。
• 采用Godfrey与Isgur的相对论性夸克模型谱作为衰变介子的输入。
• 为实验观测提供衰变宽度与分支比的定量预测。

提出的方法

• 使用$^3P_0$模型描述衰变过程中夸克-反夸克对的产生。
• 对初始衰变介子和末态介子均采用谐振子波函数。
• 通过初始态与末态波函数与对产生算符的重叠积分计算衰变振幅。
• 从振幅的平方推导衰变宽度，对初始自旋态取平均，对末态自旋态求和。
• 采用Godfrey与Isgur的相对论性夸克模型计算结果作为粲味和底味开放介子的谱。
• 通过将部分宽度归一化至各态的总衰变宽度来计算分支比。

实验结果

研究问题

• RQ1 在$^3P_0$模型中，粲味开放介子的开放味强衰变的预测衰变宽度是多少？
• RQ2 在相同理论框架下，底味开放介子的衰变模式与粲味开放介子的衰变模式有何异同？
• RQ3 谐振子波函数在$^3P_0$模型中对衰变性质的再现程度如何？
• RQ4 这些衰变的分支比在多大程度上依赖于作为输入的夸克模型谱？
• RQ5 该$^3P_0$模型的预测与重味介子的相对论性夸克模型谱是否一致？

主要发现

• 结合谐振子波函数的$^3P_0$模型成功再现了粲味和底味开放介子在开放味衰变模式中的定性趋势。
• 对于特定衰变道（如$D^* \to D\pi$和$B^* \to B\pi$）的衰变宽度预测值在模型近似范围内与实验观测结果一致。
• 对主要衰变模式的分支比进行了计算，其结果与$D$和$B$介子体系的已知实验数据表现出合理的一致性。
• 该模型预测了涉及激发态的衰变道具有显著的分支比，尤其在底味体系的高轨道激发态中表现明显。
• 采用Godfrey与Isgur的相对论性夸克模型谱确保了衰变振幅计算中初始态与末态的一致性描述。
• 结果表明，结合谐振子波函数的$^3P_0$模型在研究重味介子强衰变方面具有可行性。