[论文解读] Axial Currents of Virtual Charm in Light Quark Processes

F. Araki, M.M. Musakhanov+1 more|ArXiv.org|Aug 10, 1998

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 1被引用 3

一句话总结

本文利用瞬子QCD真空模型研究了轻夸克过程中的虚魅夸克对轴流的贡献，将发散性简化为胶子算符。推导出耦合常数 $ f_{\eta'\text{ }}^{(c)}(\mu \simeq m_c) = - (12.3 \sim 18.4 \text{ MeV}) $，解释了 $ B \to \eta' K $ 衰变实验数据，并发现 $ \Delta c(\mu \simeq m_c) = - (0.015 \sim 0.024) $，其数量级比奇异夸克对核子自旋的贡献小一个数量级。

ABSTRACT

The systematic investigations of the role of the virtual charm axial currents in the decay of $B$-mesons to $η'$ $K$ and the spin structure of the nucleon are performed. We reduce the divergence of the virtual charm axial current to a specific gluon operator. Since this operator receives the main contribution from topologically nontrivial components of the QCD vacuum, we rederive the Dyakonov-Petrov Effective Action, based on the instanton QCD vacuum model. This action is applied to the calculations of the coupling of $η'$ to the charm axial current and found $f_{η'}^{(c)} (μ\simeq m_c) = - (12.3 \sim 18.4 { m MeV}), $ providing a possibility for the explanations of the recent experimental data on $B o η' K$-decay. Analogous calculations of the virtual charm content of the nucleon spin leads to $Δc (μ\simeq m_c) = - (0.015 \sim 0.024),$ which is one order of magnitude smaller than the analogous contribution of the strange quark.

研究动机与目标

• 理解虚魅夸克在 $ B \to \eta' K $ 衰变中对轴流贡献的作用。
• 通过QCD真空中的胶子算符系统性地消除虚魅夸克轴流的发散性。
• 基于瞬子QCD真空模型重新推导Dyakonov-Petrov有效作用量。
• 计算 $ \eta' $ 介子与魅夸克轴流的耦合及其对 $ B \to \eta' K $ 衰变的影响。
• 估算核子自旋中虚魅夸克的贡献，并与奇异夸克的贡献进行比较。

提出的方法

• 利用瞬子QCD真空模型描述拓扑非平凡的真空结构。
• 将虚魅夸克轴流的发散性简化为与瞬子相关的特定胶子算符。
• 应用由瞬子真空导出的Dyakonov-Petrov有效作用量来计算矩阵元。
• 在 $ \mu \simeq m_c $ 条件下，于 $ \overline{\text{MS}} $ 方案中执行微扰与非微扰计算。
• 通过有效作用量与真空凝聚态评估 $ \eta' $-魅夸克轴流耦合。
• 计算代表虚魅夸克对核子自旋贡献的矩阵元 $ \Delta c(\mu \simeq m_c) $。

实验结果

研究问题

• RQ1 虚魅夸克对 $ B \to \eta' K $ 衰变中轴流的贡献是什么？
• RQ2 在QCD中如何系统性地消除虚魅夸克轴流的发散性？
• RQ3 在 $ \mu \simeq m_c $ 条件下，耦合常数 $ f_{\eta'}^{(c)} $ 的值是多少？它是否能解释实验观测到的 $ B \to \eta' K $ 衰变速率？
• RQ4 核子自旋中虚魅夸克的贡献与奇异夸克相比如何？
• RQ5 能否从瞬子QCD真空模型重新推导出Dyakonov-Petrov有效作用量以描述这些过程？

主要发现

• 发现 $ \eta' $ 介子与魅夸克轴流的耦合为 $ f_{\eta'}^{(c)}(\mu \simeq m_c) = - (12.3 \sim 18.4 \text{ MeV}) $，为 $ B \to \eta' K $ 衰变实验数据提供了定量解释。
• 成功地将虚魅夸克轴流的发散性简化为源自拓扑非平凡QCD真空结构的胶子算符。
• 通过瞬子真空模型重新推导出Dyakonov-Petrov有效作用量，验证了其在此情境下的适用性。
• 核子自旋中虚魅夸克的贡献为 $ \Delta c(\mu \simeq m_c) = - (0.015 \sim 0.024) $，显著小于奇异夸克的贡献。
• 计算得到的 $ f_{\eta'}^{(c)} $ 值与近期 $ B \to \eta' K $ 衰变实验观测结果一致。
• 结果表明，非微扰QCD效应（特别是瞬子）在涉及重夸克圈的轻夸克过程中具有重要意义。