[论文解读] Analysis of the heavy tensor meson's strong decay with QCD sum rules

Zhen-Yu Li, Zhi-Gang Wang+1 more|arXiv (Cornell University)|Jun 25, 2015

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 35被引用 4

一句话总结

本研究采用量子色动力学求和规则（QCDSR）和局部-QCD求和规则（local-QCDSR）计算重夸克张量介子 $D_2^{*}(2460)^0$、$D_{s2}^{*}(2573)$、$B_2^{*}(5747)^0$ 和 $B_{s2}^{*}(5840)^0$ 衰变为矢量-赝矢量末态（如 $D^{*}\pi$、$D^{*}K$）的强子耦合常数和宽度。两种方法的结果一致，理论预测的总宽度与实验数据部分吻合，尤其在 $D_{s2}^{*}$ 和 $B_2^{*}$ 介子中表现较好，但仍低于观测值，原因在于相空间抑制和未包含的衰变道。

ABSTRACT

In this article, the tensor-vector-pseudoscalar type of vertex is analyzed with the QCD sum rules and the local-QCD sum rules. Correspondingly, the hadronic coupling constants of D2*(2460), Ds2*(2573), B2*(5747) and Bs2*(5840), and their decay widths are calculated. The results indicate that the QCD sum rules and the local-QCD sum rules give the consistent descriptions. Finally, the full widths of these 4 tensor mesons are discussed in detail.

研究动机与目标

• 利用QCD求和规则研究重张量介子衰变为矢量-赝矢量末态的强衰变过程。
• 基于改进的理论框架，计算 $G_{D_2^{*}D^{*}\pi}$、$G_{D_{s2}^{*}D^{*}K}$、$G_{B_2^{*}B^{*}\pi}$ 和 $G_{B_{s2}^{*}B^{*}K}$ 的强子耦合常数。
• 估算 $D_2^{*}(2460)^0$、$D_{s2}^{*}(2573)$、$B_2^{*}(5747)^0$ 和 $B_{s2}^{*}(5840)^0$ 的总衰变宽度，并与实验数据比较。
• 评估微扰 $\mathcal{O}(\alpha_s)$ 修正对张量介子衰变常数和最终宽度预测的影响。

提出的方法

• 通过 $D_2^{*}$、$D^{*}$、$\pi$ 等介子的 interpolating 当量构造张量-矢量-赝矢量顶点的三线相关函数。
• 在QCD求和规则（QCDSR）和局部-QCD求和规则（local-QCDSR）框架下评估相关函数，以提取强子耦合常数。
• 通过插入中间态的完备集，推导出强子表示，分离出张量、矢量和赝矢量介子基态的贡献。
• 将相关函数投影到洛伦兹结构，通过双重色散关系和布雷尔变换提取不变振幅。
• 输入参数（如质量与衰变常数）取自实验或先前的QCDSR计算，对张量介子衰变常数应用 $\mathcal{O}(\alpha_s)$ 修正，采用因子 $(1 - \alpha_s/\pi)$。
• 通过求和主导衰变道的分支宽度并修正 $\mathcal{O}(\alpha_s)$ 效应，估算总宽度。

实验结果

研究问题

• RQ1 衰变过程 $D_2^{*}(2460)^0 \to D^{*}\pi$、$D_{s2}^{*}(2573) \to D^{*}K$、$B_2^{*}(5747)^0 \to B^{*}\pi$ 和 $B_{s2}^{*}(5840)^0 \to B^{*}K$ 的强子耦合常数是多少？
• RQ2 QCDSR 与 local-QCDSR 方法在这些耦合常数和宽度上的结果有何异同？
• RQ3 在包含 $\mathcal{O}(\alpha_s)$ 修正并求和主导衰变道后，$D_2^{*}(2460)^0$ 的理论总宽度预测为何值？
• RQ4 为何理论总宽度低于实验值？相空间抑制在此差异中起何作用？
• RQ5 考虑到相空间抑制，$D_{s2}^{*} \to D^{*}K$ 和 $B_{s2}^{*} \to B^{*}K$ 衰变对总宽度的贡献如何？

主要发现

• 使用 QCDSR 和 local-QCDSR 方法计算了强子耦合常数 $G_{D_2^{*}D^{*}\pi}$、$G_{D_{s2}^{*}D^{*}K}$、$G_{B_2^{*}B^{*}\pi}$ 和 $G_{B_{s2}^{*}B^{*}K}$，两种方法得到一致的数值结果。
• 在考虑 $\mathcal{O}(\alpha_s)$ 修正后，$D_2^{*}(2460)^0$ 的总宽度预测范围为 $14\sim33$ MeV，低于实验值 $(49.0\pm1.3)$ MeV。
• $D_{s2}^{*}(2573)$ 的预测宽度为 $5\sim12$ MeV，低于实验值 $(17\pm4)$ MeV，但上限接近实验下限。
• $B_2^{*}(5747)^0$ 的总宽度估计为 $10\sim16$ MeV，低于实验值 $(23^{+5}_{-11})$ MeV，表明可能存在未包含的衰变道或相空间效应。
• $B_{s2}^{*}(5840)^0$ 的预测宽度为 $0.4\sim0.6$ MeV，接近实验值 $(1.6\pm0.5)$ MeV，表明 $B_{s2}^{*} \to B^{*}K$ 衰变虽被抑制但为重要贡献通道。
• 研究结论认为，$\mathcal{O}(\alpha_s)$ 修正和相空间抑制是理论与实验宽度差异的关键因素，且 $D_{s2}^{*} \to D^{*}K$ 和 $B_{s2}^{*} \to B^{*}K$ 衰变尽管贡献较小，但对完整的现象学描述不可或缺。