[论文解读] Study of the semileptonic decay Lambda0(b) ---> Lambda(c)+ l- anti-nu(l)

C. Albertus, E. Hernández+1 more|arXiv (Cornell University)|May 1, 2005

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 21被引用 2

一句话总结

本研究利用包含重夸克对称性约束的非相对论性夸克模型以及仅含单体流算符的准素模型，评估了半轻衰变 Λb⁰ → Λc⁺ l⁻ ν̄。计算得到六个形式因子，结果与格点QCD计算相符；提取的 |Vcb| = 0.047 ± 0.005 和 ρ² = 0.98 与格点和 DELPHI 实验结果一致。

ABSTRACT

Within the framework of a nonrelativistic quark model we evaluate the six form factors associated with the Λ b 0 → Λ c + l − ν ¯ l semileptonic decay. The baryon wave functions were evaluated using a variational approach applied to a family of trial functions constrained by Heavy Quark Symmetry (HQS). We use a spectator model with only one-body current operators. For these operators we keep up to first order terms on the internal (small) heavy quark momentum, but all orders on the transferred (large) momentum. Our result for the partially integrated decay width is in good agreement with lattice calculations. Comparison of our total decay width to experiment allows us to extract the V c b Cabbibo-Kobayashi-Maskawa matrix element for which we obtain a value of | V c b | = 0.047 ± 0.005 in agreement with a recent determination by the DELPHI Collaboration. Furthermore, we obtain the universal Isgur-Wise function with a slope parameter ρ 2 = 0.98 in agreement with lattice results.

研究动机与目标

• 在非相对论性夸克模型框架内，计算控制半轻衰变 Λb⁰ → Λc⁺ l⁻ ν̄ 的六个形式因子。
• 使用变分法对一组试探函数施加重夸克对称性约束，以优化重子波函数。
• 利用仅含单体流算符的准素模型计算衰变宽度，包括重夸克内部动量的一阶修正项。
• 将理论部分衰变宽度与格点QCD结果进行比较，并从实验数据中提取 |Vcb|。
• 确定普遍的 Isgur-Wise 函数及其斜率参数 ρ²，以便与格点和实验值进行比较。

提出的方法

• 采用基于势能的哈密顿量的非相对论性夸克模型，以描述重子谱学和波函数。
• 使用变分法在重夸克对称性（HQS）约束下优化重子波函数。
• 在准素模型中，流算符仅作用于衰变重子的价夸克。
• 在大动量传递中求和所有阶次，同时包含重夸克内部（小）动量的至一阶项。
• 利用流算符矩阵元导出的六个形式因子计算衰变振幅。
• 对微分衰变宽度在运动学范围内积分，以获得总部分宽度，便于与格点和实验数据比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 在受重夸克对称性约束的非相对论性夸克模型中，Λb⁰ → Λc⁺ l⁻ ν̄ 半轻衰变的六个形式因子是什么？
• RQ2 计算得到的部分衰变宽度与格点QCD结果的符合程度如何？
• RQ3 当将理论与实验数据比较时，CKM矩阵元 |Vcb| 的提取值是多少？
• RQ4 该模型预测的普遍 Isgur-Wise 函数的斜率参数 ρ² 是多少？
• RQ5 该模型对 Isgur-Wise 函数的预测与格点QCD和实验测定结果相比如何？

主要发现

• 计算得到的部分积分衰变宽度与格点QCD计算结果高度一致。
• 从实验数据中提取的CKM矩阵元 |Vcb| 值为 0.047 ± 0.005，与近期 DELPHI 合作组的测定结果一致。
• Isgur-Wise 函数的斜率参数为 ρ² = 0.98，与格点QCD结果相符。
• 在非相对论性夸克模型中，通过重夸克对称性约束自洽地计算了形式因子。
• 仅含单体流算符的准素模型成功再现了衰变的主要运动学行为。
• 该模型对衰变宽度和 Isgur-Wise 函数的预测具有鲁棒性，并与独立的格点和实验基准结果一致。