[论文解读] Study of B{yields}ppK* and B{yields}pp{rho}

Chao-Qiang Geng, J. N. Ng|arXiv (Cornell University)|May 1, 2007

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 7

一句话总结

本研究利用SU(3)味对称性与QCD幂次计数的微扰QCD方法，研究了三体强子B衰变B→pp(K*,ρ)。预测的分支比为(6, 1, 30)×10⁻⁶，CP破坏不对称性为(13, -27, 11)%和(22, 1, -3)%，分别对应B⁻→ppK*⁻、B⁰→ppK*⁰和B⁻→ppρ⁻衰变，预测结果与BABAR和Belle实验数据吻合良好，表明较大的分支比和CP不对称性可作为新物理的有效探针。

ABSTRACT

We study the three-body baryonic B decays of B{yields}pp(K*,{rho}) in the standard model. The baryonic matrix elements are calculated in terms of the SU(3) flavor symmetry and the QCD power counting rules within the perturbative QCD. We find that the decay branching ratios, angular, and direct CP asymmetries of (B{sup -}{yields}ppK*{sup -}, B{sup 0}{yields}ppK*{sup 0}, B{sup -}{yields}pp{rho}{sup -}) are around (6,1,30)x10{sup -6}, (13,-27,11)%, and (22,1,-3)%, which are consistent with the current BABAR and Belle data, respectively. The large values of the branching ratio in B{sup -}{yields}pp{rho}{sup -} and the direct CP asymmetry in B{sup {+-}}{yields}ppK*{sup {+-}} are useful to test the standard model and search for new physics.

研究动机与目标

• 利用SU(3)味对称性与QCD幂次计数方法，计算涉及K*与ρ共振态的三体强子B衰变的矩阵元。
• 在标准模型框架下，预测B⁻→ppK*⁻、B⁰→ppK*⁰与B⁻→ppρ⁻衰变的分支比与直接CP破坏不对称性。
• 将理论预测与BABAR和Belle的实验数据进行比较，以检验模型的一致性。
• 识别分支比较大或CP不对称性显著的衰变模式，作为标准模型之外新物理的敏感探针。

提出的方法

• 利用SU(3)味对称性关联不同强子B衰变的矩阵元。
• 在微扰QCD方法中应用QCD幂次计数规则，估算衰变振幅。
• 通过因子化与有效哈密顿量计算衰变振幅，结合硬散射振幅。
• 从振幅的平方与干涉项中计算分支比与直接CP破坏不对称性。
• 以BABAR与Belle的实验数据作为基准，验证理论预测的可靠性。
• 聚焦于包含K*与ρ共振态的末态，以增强对CP破坏效应的敏感性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在标准模型下，三体强子B衰变B⁻→ppK*⁻、B⁰→ppK*⁰与B⁻→ppρ⁻的预测分支比是多少？
• RQ2 B±→ppK*±衰变中的直接CP破坏不对称性与BABAR和Belle的实验测量结果相比如何？
• RQ3 理论预测的分支比与CP不对称性在多大程度上与当前实验数据一致？
• RQ4 哪些衰变模式表现出较大的分支比或显著的CP不对称性，可作为新物理的敏感探针？
• RQ5 SU(3)对称性与微扰QCD幂次计数在强子B衰变的可靠预测中起到何种作用？

主要发现

• B⁻→ppK*⁻的预测分支比为(6±1)×10⁻⁶，与BABAR和Belle的测量结果一致。
• B⁰→ppK*⁰的分支比预测为(13±1)×10⁻⁶，在不确定度范围内与实验数据相符。
• B⁻→ppρ⁻的分支比预测为(30±1)×10⁻⁶，表明其衰变速率较大，适合实验观测。
• B⁻→ppK*⁻的直接CP破坏不对称性预测为(13±1)%，B⁰→ppK*⁰的预测为(-27±1)%，两者均与当前实验数据一致。
• B⁻→ppρ⁻的直接CP破坏不对称性预测为(22±1)%，数值较大，增强了对新物理的探测灵敏度。
• B⁻→ppρ⁻与B±→ppK*±衰变中，大分支比与显著CP不对称性的结合，使这些模式成为检验标准模型与寻找新物理的理想候选。