[论文解读] An Implication on the Pion Distribution Amplitude from the Pion-Photon Transition Form Factor with the New BABAR Data

X. Wu, Huang, Tao|University of North Texas Digital Library (University of North Texas)|May 19, 2010

Hermeneutics and Narrative Identity被引用 5

一句话总结

本文利用新的 BABAR 实验数据研究了π介子分布振幅（DA），该数据涉及π介子-光子转换形式因子。通过将下一阶修正的价夸克贡献与非价夸克态的唯象模型相结合，研究发现，需要一个更宽的DA——特别是参数B ≈ 0.60，接近Chernyak-Zhitnitsky形式——才能同时解释低能和高能数据，这挑战了传统的渐近DA预测。

ABSTRACT

The new BABAR data on the pion-photon transition form factor arouses people's new interests on the determination of pion distribution amplitude. To explain the data, we take both the leading valence quark state's and the non-valence quark states' contributions into consideration, where the valence quark part up to next-to-leading order is presented and the non-valence quark part is estimated by a phenomenological model based on its limiting behavior at both $Q^2 o 0$ and $Q^2 o\infty$. Our results show that to be consistent with the new BABAR data at large $Q^2$ region, a broader other than the asymptotic-like pion distribution amplitude should be adopted. The broadness of the pion distribution amplitude is controlled by a parameter $B$. It has been found that the new BABAR data at low and high energy regions can be explained simultaneously by setting $B$ to be around 0.60, in which the pion distribution amplitude is closed to the Chernyak-Zhitnitsky form.

研究动机与目标

• 将新的 BABAR 实验数据关于π介子-光子转换形式因子与π介子分布振幅（DA）的理论预测相协调。
• 解决观测到的大Q²行为（标度为Q²⁻⁰.²⁵）与渐近DA预测（恒定行为）之间的差异。
• 确定更宽的DA（如Chernyak-Zhitnitsky形式）是否能同时解释低能和高Q²数据区域。
• 评估非价夸克Fock态在低动量转移下对形式因子的贡献作用。
• 评估模型参数的影响，特别是展宽参数B和夸克质量m_q对实验数据拟合的影响。

提出的方法

• 采用k_T因子化方法，计算π介子-光子转换形式因子的下一阶修正（NLO）价夸克贡献。
• 基于Q² → 0和Q² → ∞极限行为，采用唯象模型描述非价夸克贡献。
• 构建一个带有展宽参数B的模型π介子波函数，其中B = 0对应渐近DA，B增大则导致更宽的、类似Chernyak-Zhitnitsky的DA。
• 在[0.30, 0.50] GeV范围内固定夸克质量m_q，以评估理论不确定性，并通过与BABAR数据比较确定最优B值。
• 对CELLO、CLEO和BABAR在Q²范围[0, 40] GeV²内的实验数据进行全局拟合。
• 采用BHL方案以确保低Q²行为正确，包括π⁰ → γγ衰变宽度的约束。

实验结果

研究问题

• RQ1 是否可以采用比渐近形式更宽的π介子分布振幅来解释大Q²下的新BABAR实验数据？
• RQ2 非价夸克Fock态在低和中等Q²区域重现形式因子中起什么作用？
• RQ3 π介子波函数中的展宽参数B如何影响与低和高Q²数据的符合程度？
• RQ4 具有B ≈ 0.60的Chernyak-Zhitnitsky型DA是否是一个可行候选，能同时满足渐近极限和新的BABAR测量？
• RQ5 夸克质量m_q变化带来的形式因子预测不确定性有多大？

主要发现

• 在高Q²区域（Q² ∈ [4, 40] GeV²）的新BABAR数据表现出Q²F_πγ(Q²) ∝ (Q²/10 GeV²)^0.25的标度行为，与渐近DA预测的恒定值相矛盾。
• 需要一个更宽的π介子分布振幅——特别是B ≈ 0.60——才能同时解释低Q²（CELLO、CLEO）和高Q²（BABAR）数据。
• B = 0.60的模型得到的π介子DA接近Chernyak-Zhitnitsky形式，其对数据的描述优于渐近DA。
• 在高Q²区域，非价夸克贡献较小，但在低和中等Q²区域起重要作用，尤其在重现π⁰ → γγ衰变率方面。
• 在m_q ∈ [0.30, 0.50] GeV范围内变化时，不确定性带较小，中心值m_q = 0.40 GeV提供最佳拟合。
• 采用B = 0.60和m_q = 0.40 GeV的模型波函数，可在整个Q²范围内一致且现象学上合理地描述π介子-光子转换形式因子。