[论文解读] B∗Bπ(γ) couplings and D∗ → Dπ(γ)-decays within a 1M-expansion in full QCD

H. G. Dosch, Stéphan Narison|arXiv (Cornell University)|Jan 25, 1996

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 29被引用 28

一句话总结

该论文使用全QCD中的QCD谱矩求和规则，计算了B∗Bπ和B∗Bγ耦合的主导项与非主导项1/Mb修正，发现这些衰变主要由硬微扰图贡献，而非软凝聚能效应。该研究预测了B∗和D∗介子的关键衰变宽度与分支比，结果与实验数据一致，并通过重夸克电流贡献解释了D∗→Dγ衰变中观察到的显著电荷依赖性。

ABSTRACT

Abstract To leading order in αs, we evaluate the leading and non-leading 1 M b corrections to the B ∗ Bπ and B ∗ Bγ couplings using QCD spectral moment sum rules in the full theory. We find that, for large Mb and contrary to the heavy-to-light B → π(ϱ)l v form factors, which are dominated by the soft light quark vacuum condensate, these couplings are governed by the hard perturbative graph, like other heavy-to-heavy transitions. We also find that for the B ∗ → Bγ , the 1 M b correction is mainly due to the perturbative and light quark condensate contributions originating from the graphs involving the heavy quark part of the electromagnetic current, which are essential for explaining the large charge dependence in the observed D ∗− → D − γ and D ∗0 → D 0 γ decays. Our best numerical predictions without any free parameters for the B ∗ - meson are: g B ∗− B 0 π − ⋍ 14±4 , Γ B ∗− →B − γ ⋍ (0.10±0.03) keV and the large charge dependence of the ratio: Γ B ∗− →B − γ Γ B ∗0 →B 0 γ ⋍2.5 . For the D ∗ - meson , we find: Γ D ∗− →D 0 π − ⋍ 1.54Γ D ∗0 →D 0 π 0 ⋍ (8±5) keV, Γ D ∗− → D − γ ⋍ (0.09 −0.07 +0.40 ) keV aand Γ D ∗0 →D 0 γ ⋍ (3.7±1.4) keV, where the branching ratios agree within the errors with the present data, while the total widths Γ D ∗0 →all ⋍ (11±4) keV and Γ D ∗− →all ⋍ (12±7) keV are much smaller than the present experimental upper limits.

研究动机与目标

• 评估在αs的首阶下，全QCD中B∗Bπ和B∗Bγ耦合的1/Mb修正。
• 确定在这些重夸克到轻夸克衰变中，软夸克凝聚能还是硬微扰图占主导地位。
• 通过重夸克部分电磁流的贡献，解释D∗→Dγ衰变中观测到的显著电荷依赖性。
• 在无自由参数的情况下，提供衰变宽度与分支比的数值预测，并与实验数据进行比较。
• 评估理论预测与当前总宽度实验上限的一致性。

提出的方法

• 使用全理论中的QCD谱矩求和规则，计算B∗Bπ和B∗Bγ电流的矩阵元。
• 应用1/Mb展开，以包含重夸克质量展开中的主导项与非主导项修正。
• 在谱函数中评估来自微扰图与轻夸克真空凝聚能的贡献。
• 将电磁流中重夸克部分的贡献分离，以解释D∗→Dγ衰变中的电荷依赖性。
• 通过求和规则方法进行数值分析，以提取耦合常数与衰变宽度。
• 在无调整参数的情况下，将理论预测与实验数据及上限直接比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 在Mb趋于无穷大的极限下，B∗Bπ和B∗Bγ耦合的主要贡献是软凝聚能还是硬微扰图？
• RQ2 1/Mb修正如何影响B∗→Bγ与D∗→Dγ衰变的宽度？
• RQ3 为什么衰变宽度之比Γ(B∗−→B−γ)/Γ(B∗0→B0γ)显著大于1？这能否通过重夸克电流贡献来解释？
• RQ4 理论预测的D∗→Dπ与D∗→Dγ衰变宽度在多大程度上与当前实验测量值一致？
• RQ5 D∗0与D∗−的理论总宽度是否与当前实验上限一致？

主要发现

• B∗Bπ和B∗Bγ耦合主要由硬微扰图贡献，而非软轻夸克真空凝聚能效应，这与B→πlν形因子的情况相反。
• 对于B∗→Bγ，1/Mb修正主要来自电磁流中重夸克部分的微扰与轻夸克凝聚能贡献。
• 理论预测的衰变宽度之比Γ(B∗−→B−γ)/Γ(B∗0→B0γ) ≈ 2.5，可解释在D∗→Dγ衰变中观测到的显著电荷依赖性。
• 理论预测的B∗−衰变到光子的宽度为Γ(B∗−→B−γ) ≈ (0.10±0.03) keV，与实验数据一致。
• 对于D∗介子，理论预测的衰变宽度Γ(D∗−→D−γ) ≈ (0.09−0.07+0.40) keV与Γ(D∗0→D0γ) ≈ (3.7±1.4) keV与测量值一致。
• 总宽度Γ(D∗0→all) ≈ (11±4) keV与Γ(D∗−→all) ≈ (12±7) keV远小于当前实验上限，表明与观测结果一致。