[論文レビュー] Scalar and Pseudoscalar Meson Pole Terms in the Hadronic Light-by-light Contributions to Muon Anomalous Magnetic Moment

Erik Bartoš, A. Z. Dubničková+3 more|arXiv (Cornell University)|Jun 8, 2001

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 2

ひとこと要約

この論文は、非物理的光子-光子-中間子頂点を構成クォーク三角ループでモデル化することで、ハドロン的光-by-光散乱によるミュオンの異常磁気モーメントへのスカラーおよび擬スカラー中間子の極寄与を再計算している。m_σ = 400 MeV および Γ(σ → γγ) = 1 keV の条件下で、全寄与は −86.36×10⁻¹¹ となり、π⁰ と同等の大きさで、σ 中間子のパラメータに強く依存する。

ABSTRACT

Third order hadronic light-by-light contributions a_\\mu^{(3)had}(SP) to the anomalous magnetic moment of the muon a_\\mu^{had} from the pole terms of scalars \\sigma, a_0 and pseudoscalars \\pi^0, \\eta, \\eta' are recalculated. Off-shell structure of the photon-photon-meson vertices in the corresponding Feynman diagrams is taken into account by constituent quark triangle loops to be approximated by two-photon decay widths of the particles under consideration. For the choice of the \\sigma-meson parameters m_\\sigma=400 MeV, \\Gamma(\\sigma --> \\gamma\\gamma)=1 keV its contribution -36.37*10^{-11} is comparable with the \\pi^0 contribution -36.08*10^{-11} and the sum of all considered scalar and pseudoscalar pole term contributions leads to the result a_\\mu^{(3)had}(SP)=-86.36*10^{-11}, whereas for m_\\sigma=600 MeV, \\Gamma(\\sigma --> \\gamma\\gamma)=1 keV the contribution of the latter is five times smaller -7.1*10^{-11} and the total result is only a_\\mu^{(3)had}(SP)=-57.70*10^{-11}.

研究の動機と目的

• ミュオンの異常磁気モーメントにおけるハドロン的光-by-光散乱振幅のスカラーおよび擬スカラー中間子極項の寄与を再評価すること。
• 構成クォークの三角ループを用いて、光子-光子-中間子頂点の非物理的効果を組み込むこと。
• 結果がσ中間子の質量および幅パラメータにどれほど敏感であるかを評価すること。
• σ、a₀、π⁰、η、η′ の寄与を含めた、a_μ^(3)had(SP) の改良された推定値を提供すること。

提案手法

• 構成クォークの三角図を用いて、γγ–中間子頂点の非物理的構造をモデル化する。
• 中間子の二光子崩壊幅（Γ(σ → γγ）など）によって頂点形因子を近似する。
• 3次元ハドロン的光-by-光散乱振幅におけるσ、a₀、π⁰、η、η′ 中間子の極項寄与を計算する。
• σ 中間子の質量を m_σ = 400 MeV および 600 MeV に固定し、Γ(σ → γγ) = 1 keV とした状態でパラメータ依存性をテストする。
• すべてのスカラーおよび擬スカラー寄与を合算し、全 a_μ^(3)had(SP) を得る。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 スカラーおよび擬スカラー中間子極項は、ミュオンの異常磁気モーメントにおけるハドロン的光-by-光散乱振幅にどの程度寄与するか？
• RQ2 光子-中間子頂点における非物理的効果の組み込みが、極項寄与にどのように影響するか？
• RQ3 全寄与がσ中間子の質量および幅にどれほど敏感か？
• RQ4 σ中間子寄与はπ⁰および他の擬スカラーと比較して相対的にどの程度重要か？

主な発見

• m_σ = 400 MeV および Γ(σ → γγ) = 1 keV の場合、σ中間子の寄与は a_μ^(3)had(SP) に −36.37×10⁻¹¹ に寄与し、π⁰ の −36.08×10⁻¹¹ と同等の大きさである。
• 同じσパラメータ下で、すべてのスカラーおよび擬スカラー極項寄与の合計は −86.36×10⁻¹¹ である。
• m_σ を 600 MeV に増加させた場合、同じ幅でσ寄与は −7.1×10⁻¹¹ に低下し、全寄与は −57.70×10⁻¹¹ に減少する。
• 結果はσ中間子の質量に強く依存しており、質量が 400 MeV から 600 MeV に上昇すると寄与が5倍に減少する。
• σ中間子はスカラー寄与を支配しており、その性質は全ハドロン的光-by-光推定値に顕著な影響を与える。