[論文レビュー] Radiative corrections in exclusive semileptonic $B$-meson decays to (pseudo)scalar final state mesons

F. U. Bernlochner, H. Lacker|arXiv (Cornell University)|Mar 8, 2010

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 1

ひとこと要約

本稿では、$B \to D \ell \bar{\nu}$、$B \to \pi \ell \bar{\nu}$、および $B \to D_0^* \ell \bar{\nu}$ などの (準)スカラー最終状態への排他的半レプトン崩壊における次-leadingオーダーの電磁放射修正を計算するための体系的モデルとモンテカルロ実装を提示する。研究では、放射修正が崩壊断面積を顕著に増大させることを明らかにした。最大の不確実性は、標準模型へのマッチングに起因しており、追加のモデル依存および構造依存効果が結果に影響を与える可能性がある。

ABSTRACT

Next-to-leading order corrections are an important aspect in the extraction of the Cabibbo- Kobayashi-Maskawa matrix elements $|V_{ ext{cb}}|$ and $|V_{ ext{ub}}|$ at $B$-factory experiments: virtual and real photons couple to all charged particles of the decay, alter the resulting decay dynamics and enhance the total decay rate. We present a phenomenologically motivated model and a Monte-Carlo implementation to study electromagnetic radiative corrections to differential and total decay rates for semileptonic $B$-meson decays into exclusive pseudoscalar and scalar final states and apply it to $B o D \, l \, u$ and $B o \pi \, l \, u$, and $B o D_0^* \, l \, u$ decays, respectively. We study such corrections with a phenomenological picture of point-like mesons (with some structure-dependent corrections), which is valid in the low-energy region of the photons and whose results we extrapolate over the complete phase space. The largest quantifiable uncertainty is due to the approximative matching to the Standard Model. In addition unknown structure-dependent contributions and model dependencies might have an impact on our findings.

研究の動機と目的

• 排他的半レプトン崩壊における (準)スカラーおよびスカラー最終状態への電磁放射修正の定量的評価を目的とする。
• $|V_{cb}|$ および $|V_{ub}|$ の抽出精度を向上させるために、仮想光子および実光子の寄与を考慮することを目的とする。
• 低エネルギー光子領域で有効であり、全位相空間に適用可能な、現象論的根拠に基づくモデルの構築を目的とする。
• 放射修正におけるモデル近似および未知の構造依存寄与の不確実性の評価を目的とする。

提案手法

• 点状のメソンを仮定し、低エネルギー光子に対して構造依存補正を導入する体系的モデルを構築する。
• モンテカルロ手法を用いて、放射修正を含む微分的および全崩壊断面積のシミュレーションと計算を行う。
• 低エネルギー光子領域で導出されたモデルを全位相空間に外挿用する。
• $B \to D \ell \bar{\nu}$、$B \to \pi \ell \bar{\nu}$、および $B \to D_0^* \ell \bar{\nu}$ 崩壊における放射修正を計算する。
• 標準模型へのマッチングを近似的に行い、これが結果の最大の不確実性の原因となっている。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 排他的半レプトン崩壊における (準)スカラー最終状態への電磁放射修正は、微分的および全崩壊断面積にどのように影響を与えるか？
• RQ2 Bファクトリー実験における $|V_{cb}|$ および $|V_{ub}|$ の抽出に、仮想光子および実光子がどのように影響を与えるか？
• RQ3 点状メソンを仮定した体系的モデルは、全位相空間にわたる放射修正を記述する上でどれほど信頼できるか？
• RQ4 計算された放射修正における主な不確実性の原因は何か。特に、モデルマッチングおよび構造依存効果に関して評価する。

主な発見

• 電弱放射修正は、仮想光子および実光子の放出により、半レプトン崩壊における全崩壊断面積を顕著に増大させる。
• 結果における最大の定量的不確実性は、体系的モデルの標準模型への近似的なマッチングに起因する。
• 未知の構造依存寄与およびモデル依存性が、計算された修正の信頼性にさらなる影響を与える可能性がある。
• 本モデルは、低エネルギー光子領域で有効であり、全位相空間に外挿可能な一貫性のあるフレームワークを提供する。