[论文解读] The s-sbar and K-Kbar nature of f_0(980) in D_s decays

Aldo Deandrea, R. Gatto+3 more|ArXiv.org|Dec 11, 2000

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用 30

一句话总结

本文利用包含重夸克对称性和味味对称性的组分夸克-介子模型，研究了Dₛ衰变中f₀(980)标量共振态的性质。结果表明，f₀(980)在产生时主要为s̄s态，随后演化为包含显著虚K̄K̄云的叠加态，且预测的宽度比Γ(Dₛ→f₀π)/Γ(Dₛ→φπ) = 0.4±0.21与PDG给出的0.49±0.20值高度一致，支持其核心为s̄s态、主导成分为K̄K̄分子态的图像。

ABSTRACT

We examine the D_s -> f_0(980) pi amplitude through a constituent quark-meson model, incorporating heavy quark and chiral symmetries, finding a good agreement with the recent E791 data analysis of D_s -> 3pi via f_0(980). The f_0(980) resonance is considered at the moment of production as an s sbar state, later evolving to a superposition of mainly s sbar and K Kbar. The analysis is also extended to the more frequent process D_s -> phi pi.

研究动机与目标

• 确定Dₛ衰变中f₀(980)共振态的夸克组分，特别是其是否主要由s̄s或K̄K̄分子成分主导。
• 检验f₀(980)在产生时为s̄s态，随后演化为与虚K̄K̄云叠加的超位置态的假设。
• 评估组分夸克-介子模型与E791实验关于Dₛ→3π通过f₀(980)及Dₛ→φπ衰变数据的兼容性。
• 通过比较预测与测量的宽度比，约束ūu/d̄d成分在f₀(980)中的作用。

提出的方法

• 本研究采用扩展至奇异夸克领域的组分夸克-介子模型（CQM），通过当前奇异夸克质量与固有时正则化求解间隙方程。
• 模型同时包含重夸克对称性和味味对称性，参数通过组分夸克质量与味味对称性破缺尺度Λχ=4πfπ固定。
• 利用直接形式因子与极化形式因子计算Dₛ→f₀π的衰变振幅，其中后者由矢量流矩阵元与耦合常数导出。
• 利用形式因子A₀^dir(0)=1.26±0.15与A₀^pol(0)=−0.16±0.27计算宽度比R = Γ(Dₛ→f₀π)/Γ(Dₛ→φπ)，得到R=0.4±0.21。
• 通过强耦合常数μ与ζ（源自ΔH与ΔS的积分）考虑虚K̄K̄云的影响，不确定性由ΔH变化传播。
• 将理论预测与PDG及E791实验数据对比，特别关注R=0.49±0.20与Dₛ→f₀(980)π→3π的分支分数56.5%。

实验结果

研究问题

• RQ1 在Dₛ衰变中，f₀(980)共振态是否主要为s̄s态或K̄K̄分子态？
• RQ2 观测到的衰变宽度比Γ(Dₛ→f₀π)/Γ(Dₛ→φπ)是否支持s̄s核心与虚K̄K̄云共存的图像？
• RQ3 ūu/d̄d成分在f₀(980)中扮演何种角色？其引入是否为解释实验数据所必需？
• RQ4 包含重夸克对称性与味味对称性的组分夸克-介子模型，对E791实验中Dₛ→3π与Dₛ→φπ衰变数据的拟合效果如何？

主要发现

• 预测的宽度比R = Γ(Dₛ→f₀π)/Γ(Dₛ→φπ) = 0.4±0.21与PDG给出的0.49±0.20值高度一致，支持s̄s核心假设。
• 直接形式因子A₀^dir(0)=1.26±0.15在ΔH变化下保持稳定，而极化形式因子A₀^pol(0)=−0.16±0.27具有较大不确定性。
• 模型支持f₀(980)具有主导的s̄s核心，并演化为与显著虚K̄K̄云叠加的态，与K̄K̄阈下位置一致。
• f₀(980)中存在显著ūu/d̄d成分被排除，因为此类成分会使预测的R降至0.22±0.12，与实验数据不符。
• E791测量的Γ(Dₛ→f₀(980)π→3π)=56.5%的总Dₛ→3π分支分数意味着R≈0.62，与PDG值及模型预测在不确定度范围内一致。
• 分析支持f₀(980)主要为s̄s态并伴有S波驻留K̄K̄云的图像，而非K̄K̄分子态或含有大比例ūu/d̄d混杂的态。