[論文レビュー] Subleading power corrections to $B o γlν$ decay in PQCD approach

Yue-Long Shen, Zhi-Tian Zou+1 more|arXiv (Cornell University)|Nov 20, 2018

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 5

ひとこと要約

この論文は、pQCDアプローチを用いて、$B\to\gamma l\nu$崩壊の形式因子に対する次-leading power (NLP)補正を計算しており、twist-4 $B$-メソン波動関数、光子のハドロン的構造、HQETにおける $1/m_b$ 補正、およびパワー抑制されたハード核の寄与を含む。NLP寄与は、leading-power結果を約50%低減させ、理論的不確実性を増加させ、実験データからの $\lambda_B$ の抽出を複雑にする。

ABSTRACT

The leptonic radiative decay $B o γlν$ is of great importance in the determination of $B$ meson wave functions, and evaluating the form factors $ F_{V,A}$ are the essential problem on the study of this channel. We computed next-to-leading power corrections to the form factors within the framework of PQCD approach, including the power suppressed hard kernel, the contribution from a complete set of three-particle $B$ meson wave functions up to twist-4 and two-particle off light-cone wave functions, the $1/m_b$ corrections in heavy quark effective theory, and the contribution from hadronic structure of photon. In spite of large theoretical uncertainties, the overall power suppressed contributions decreases about $50\%$ of the leading power result. The $λ_B$ dependence of the integrated branching ratio is reduced after including the subleading power contributions, thus the power corrections lead to more ambiguity in the determination of $λ_B$ from $B o γlν$ decay.

研究の動機と目的

• 既存のフレームワークの限界を克服して、$B\to\gamma l\nu$ 崩壊における次次-leading power (NLP) 補正を体系的に評価すること。
• pQCDフレームワークに、twist-4までの3粒子 $B$-メソン波動関数および2粒子の非光線方向波動関数を完全に組み込むこと。
• twist-2およびtwist-3光子のLCDAsを用いて、光子のハドロン的構造の寄与を調査すること。
• pQCDアプローチ内で、HQETにおける $1/m_b$ 補正を検討すること。
• NLP寄与が、分岐比測定からの $\lambda_B$ 決定に与える影響を評価すること。

提案手法

• 部分素粒子の横運動量 $k_T$ を用いて、端点特異性を正則化するため、pQCDアプローチにおける $k_T$-因子化定理を適用する。
• パワー抑制されたハード核、高次のtwist $B$-メソン波動関数（twist-4まで）、およびHQETにおける $1/m_b$ 補正を含める。
• 2粒子のtwist-2およびtwist-3光線方向分布振幅（LCDAs）を用いて、光子のハドロン的構造をモデル化する。
• 両方のleadingおよびsubleading寄与を含む、次次-leading powerにおける崩壊振幅の解析的計算を実行する。
• $k_T$-因子化フレームワークを用いて、形式因子 $F_{V,A}(E_\gamma)$ および光子エネルギーのカットを施した部分分岐比を計算する。
• 光子エネルギーのカット $E_{\rm cut}$ と $\lambda_B$ の関数としての統合分岐比の数値的分析を実施する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 pQCDアプローチにおいて、準位のパワー補正は $B\to\gamma l\nu$ 崩壊の形式因子 $F_{V,A}$ にどのように影響するか？
• RQ2 twist-4 $B$-メソン波動関数および非光線方向2粒子波動関数の寄与は、崩壊振幅にどのような定量的影響を及えるか？
• RQ3 この崩壊チャネルにおいて、光子のハドロン的構造からの寄与はどの程度顕著か？
• RQ4 HQETにおける $1/m_b$ 補正およびパワー抑制されたハード核は、leading-power結果をどの程度変化させるか？
• RQ5 これらのNLP寄与は、実験的分岐比測定からの $\lambda_B$ 決定にどのように影響するか？

主な発見

• QCD放射補正がないものと仮定した場合、全体のNLP寄与は、崩壊振幅のleading-power結果を約50%低減させる。
• 高次のtwist $B$-メソン波動関数および光子のハドロン的構造からの寄与は、それぞれleading-power結果を約20%抑制する。
• パワー抑制されたハード核のみでも、leading-power振幅は10%以上低減する。
• 統合分岐比 $\mathcal{BR}(B\to\gamma\ell\nu, E_\gamma \geq E_{\rm cut})$ は $\lambda_B$ が小さくなるに従い増加するが、leading-powerの場合と比較して変化率が低下する。
• 理論的不確実性は、大きなかつ無視できないNLP補正のため、$\lambda_B$ 決定において顕著に増加する。
• $\lambda_B$ 抽出に際して、leading-power予測にのみ依存することは不十分であり、NLP効果が顕著で曖昧であるため、その影響を無視できない。