[論文レビュー] Rare $b o d$ decays in covariant confined quark model

N. Soni, Аidos Issadykov+3 more|arXiv (Cornell University)|Aug 17, 2020

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 5

ひとこと要約

この論文は、共変な閉じ込められたクォーク模型を用いて、$b \to d\ell^+\ell^-$の希少な崩壊を計算し、全$q^2$範囲にわたってフォーム因子を計算することで、分岐比、角度関連観測量、および偏光非対称性を予測している。結果はLHCbのデータと良好に一致しており、特に$\mathcal{B}(B^+ \to \pi^+ \mu^+ \mu^-)$および$\mathcal{B}(B_s^0 \to \bar{K}^{*0} \mu^+ \mu^-)$において顕著である。また、全範囲および低$q^2$領域の二つの$ q^2 $区間における$q^2$依存性を持つ観測量についても、高精度な予測を提供している。

ABSTRACT

In this article, we study the rare decays corresponding to $b o d$ transition in the framework of the covariant confined quark model. The transition form factors for the channels $B^{+(0)} o (π^{+(0)}, ρ^{+(0)},ω)$ and $B_s^0 o K^{(*)0}$ are computed in the entire dynamical range of momentum transfer squared. Using the form factors, we compute the branching fractions of the rare decays and our results are found to be matching well with the experimental data. We also compute the ratios of the branching fractions of the $b o s$ to $b o d$ rare decays using the inputs from previous papers on $b o s \ell^+\ell^-$ using this model. Further, using the form factors, model dependent and independent parameters, we also compute different other physical observables such as forward backward asymmetry, longitudinal polarization and angular observables in the entire $q^2$ range as well as in $q^2$ bins [0.1 -- 0.98] GeV$^2$ and [1.1 -- 6] GeV$^2$. We also compare our findings with different theoretical predictions.

研究の動機と目的

• 標準模型内での希少な$b \to d\ell^+\ell^-$崩壊を、相対論的クォーク模型の枠組みで研究すること。
• $B^{+(0)}\to(\pi^{+(0)},\rho^{+(0)},\omega)$および$B_s^0\to K^{(*)0}$の遷移フォーム因子を、全$q^2$範囲にわたって計算すること。
• 非共鳴状態および共鳴状態の両方の寄与に対して、分岐比および角度関連観測量（前方-後方非対称性、および偏光分率を含む）を予測すること。
• 結果をLHCbの実験的データおよびLCSRやpQCDなどの他の理論的手法と比較すること。
• 将来の高精度測定に適した、低$q^2$領域の$[0.1–0.98]$ GeV²および$[1.1–6]$ GeV²の$q^2$区間分解された観測量の予測を提供すること。

提案手法

• 全物理的$q^2$範囲にわたって、$B \to V$および$B_s \to K^{(*)}$遷移のフォーム因子を、共変な閉じ込められたクォーク模型を用いて計算する。
• 得られたフォーム因子を用いて、分岐比および前方-後方非対称性、および縦方向・横方向偏光、角度関連観測量などの物理的観測量を計算する。
• 非共鳴状態および共鳴状態の両方の寄与を含み、共鳴状態はベクトルメソン支配モデルで記述し、実験的に除外された$q^2$領域では除外処理を行う。
• 全$q^2$範囲および低$q^2$区間における観測量を計算し、実験的分析戦略に合わせる。
• 次-leading logarithmic順にWilson係数を用い、$C_9^{\rm eff}$には虚数部を含めるが、フォーム因子は実数であるため、この近似では$P'_6 = 0$となる。
• 不確実性はフォーム因子の誤差からのみ伝播させ、特に低$q^2$領域で$B^{+} \to \rho^{+} e^+e^-$の分岐比において最大49%の不確実性が観察された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 共変な閉じ込められたクォーク模型において、$b \to d\ell^+\ell^-$崩壊のフォーム因子は全$q^2$範囲でどのように振る舞うか？
• RQ2 予測された$B^+ \to \pi^+ \mu^+ \mu^-、B^0 \to \rho^0 \mu^+ \mu^-、B_s^0 \to \bar{K}^{*0} \mu^+ \mu^-$の分岐比は、LHCbのデータとどのように比較されるか？
• RQ3 前方-後方非対称性、偏光分率、角度関連観測量といった$q^2$依存性を持つ観測量は、LCSRおよびpQCDの予測とどのように一致するか？
• RQ4 $b \to s\ell^+\ell^-$分岐比と$b \to d\ell^+\ell^-$分岐比の比は何か？また、実験的データと比較するとどうなるか？
• RQ5 低$q^2$区間$[0.1–0.98]$ GeV²および$[1.1–6]$ GeV²における観測量の予測は、既存の理論的手法とどのように比較されるか？

主な発見

• $B^+ \to \pi^+ \mu^+ \mu^-$の計算された分岐比は、LHCbの測定値よりもわずかに低く、誤差範囲内にあり、$(1.83 \pm 0.24 \pm 0.05) \times 10^{-8}$の値を示している。
• $B_s^0 \to \bar{K}^{*0} \mu^+ \mu^-$の分岐比は、LHCbが報告した$(2.9 \pm 1.0 \pm 0.3 \pm 0.3) \times 10^{-8}$の実験的誤差範囲内に収まっている。
• 非共鳴状態の$B^+ \to \rho^+ \mu^+ \mu^-$の分岐比は、相対論的クォーク模型およびLCSRの手法の結果と良好に一致している。
• このモデルでは$\mathcal{B}(B^+ \to K^+ \mu^+ \mu^-)$が小さく予測されているため、$\mathcal{B}(B^+ \to \pi^+ \mu^+ \mu^-)/\mathcal{B}(B^+ \to K^+ \mu^+ \mu^-)$の比は、実験的値よりも小さい。
• 低$q^2$区間$[0.1–0.98]$ GeV²および$[1.1–6]$ GeV²において、モデルはLCSRおよびpQCDの手法と一致する$q^2$依存性を持つ観測量を予測しており、不確実性は主にフォーム因子の誤差に起因している。
• 全$q^2$範囲において、$B^+ \to \rho^+ e^+e^-$の分岐比の最大不確実性は49%であり、主に低$q^2$領域におけるフォーム因子の不確実性に起因している。