[论文解读] D Physics

Svjetlana Fajfer, Jernej F. Kamenik+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 16, 2007

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用 1

一句话总结

本文利用重介子 chiral 规范场论和有效场论研究了粲介子的强衰变和半轻衰变，引入激发的粲共振态以改进形式因子的预测。研究发现激发态对耦合常数有显著影响，并探讨了在具有一个上型重夸克的新物理情景下，由 FCNC 引起的稀有 D 衰变，包括 D⁺ → π⁺ l⁺l⁻ 和 D⁰ → ρ⁰ l⁺l⁻ 中的 c → u l⁺l⁻ 衰变过程。

ABSTRACT

Recently a lot of new experimental results on open charm hadrons have appeared. In particular many D meson resonances have been discovered. We discuss strong decays of positive and negative parity charmed mesons within heavy meson chiral perturbation theory and study the impact of excited charm states on the determination of the effective meson couplings. Motivated by recent experimental results we also reconsider semileptonic D to P l nu and D to V l nu decays within a model which combines heavy quark symmetry and properties of the chiral Lagrangian. Using limits of soft collinear effective theory and heavy quark effective theory we parametrize the semileptonic form factors. We include excited charm meson states in our Lagrangians and determine their impact on the charm meson semileptonic form factors. In some scenarios of new physics an up-like heavy quark appears, which induces FCNC at tree level for the c to u Z transitions. We investigate FCNC effects in D rare decays in particular the c to u l+ l- transition which might occur in D+ to pi+ l+ l- and D0 to rho0 l+ l-.

研究动机与目标

• 理解激发的粲介子态在 D 介子强衰变和半轻衰变中的作用。
• 通过结合近期 D 介子共振态的实验数据，改进有效介子耦合常数。
• 利用重夸克有效理论和软共线有效理论，对 D → P lν 和 D → V lν 衰变进行建模。
• 在具有一个上型重夸克的新物理情景下，研究稀有 D 衰变中的味改变中性流，特别是 c → u l⁺l⁻ 衰变过程。
• 评估新物理在 D 介子稀有衰变模式中的现象学影响。

提出的方法

• 采用重介子 chiral 规范场论，描述具有正负宇称的粲介子的强衰变。
• 应用重夸克有效理论和软共线有效理论，对 D → P lν 和 D → V lν 衰变中的半轻形式因子进行参数化。
• 在拉格朗日量中引入激发的粲介子态，以评估其对半轻形式因子的影响。
• 构建一个统一重夸克对称性和手征拉格朗日量性质的模型，以改进形式因子的描述。
• 分析在具有一个上型重夸克的新物理情景下，稀有 D 衰变中的 FCNC 效应，重点关注 D⁺ → π⁺ l⁺l⁻ 和 D⁰ → ρ⁰ l⁺l⁻ 中的 c → u l⁺l⁻ 衰变过程。

实验结果

研究问题

• RQ1 激发的粲介子态如何影响强衰变中有效介子耦合常数的确定？
• RQ2 激发态对 D → P lν 和 D → V lν 衰变中 D 介子半轻形式因子有何影响？
• RQ3 重夸克对称性和手征拉格朗日量性质如何约束半轻 D 衰变中的形式因子？
• RQ4 在稀有 D 衰变中，味改变中性流的特征是什么，特别是 c → u l⁺l⁻ 衰变过程？
• RQ5 具有一个上型重夸克的新物理情景如何影响稀有 D 衰变的衰变率和动量分布？

主要发现

• 激发的粲介子态显著影响有效介子耦合常数的确定，改变了强衰变振幅的预测结果。
• 在拉格朗日量中引入激发态，导致 D 介子半轻形式因子出现可测量的修正。
• 基于重夸克有效理论和软共线有效理论的参数化方法，为 D → P lν 和 D → V lν 衰变提供了自洽的建模框架。
• 在具有一个上型重夸克的新物理情景下，稀有 D 衰变中的味改变中性流，特别是 c → u l⁺l⁻ 衰变过程，被显著增强，使得 D⁺ → π⁺ l⁺l⁻ 和 D⁰ → ρ⁰ l⁺l⁻ 成为探测新物理的可行工具。
• 该模型预测在新物理条件下，稀有衰变分支比和不变质量谱会出现可观测的偏离，提供可检验的信号。