[论文解读] Exclusive ηb decay to double J/ψ at next-to-leading order in αs

Bin Gong, Yu Jia+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2008

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 1

一句话总结

本文在NRQCD因子化框架下，以强耦合常数αs的下一阶微扰计算了ηb → J/ψJ/ψ衰变振幅，发现了一项与先前相对论修正量级相当但相位相差90°的新贡献。包含此项修正后，分支比预测值显著提升，从而增强了该干净强子衰变道在LHC上的发现潜力。

ABSTRACT

Within the nonrelativistic QCD (NRQCD) factorization framework, we calculate the exclusive decay processb → J/ J/ to next-to-leading order in the strong coupling constant, while at leading order in the charm quark relative velocity. It is found that this new contribution to the amplitude is comparable in magnitude with the previously calculated relativistic correction piece, but differs by a phase about 90 ◦ . Including this new contribution will increase the previous prediction to B(�b → J/ J/ ) substantially, thus brightening the discovery potential of this clean hadronic decay channel ofb in the forthcoming LHC experiment.

研究动机与目标

• 在强耦合常数αs的下一阶微扰下，计算ηb → J/ψJ/ψ的唯一衰变振幅。
• 评估此项新QCD修正对NRQCD因子化框架中先前计算的相对论修正部分的影响。
• 评估此项新贡献是否改变ηb → J/ψJ/ψ的分支比预测，从而影响其在LHC上的可探测性。
• 确定此项新QCD修正与现有相对论修正之间的相位关系，因为这会影响振幅中的干涉效应。

提出的方法

• 采用非相对论QCD（NRQCD）因子化框架，将衰变过程中的短程动力学与长程动力学分离。
• 在αs的下一阶微扰下计算衰变振幅，包括对b夸克衰变顶点的虚胶子和实胶子修正贡献。
• 将粲夸克的相对速度视为小参数，仅保留v_c的主导阶项，同时包含高阶αs修正。
• 评估新QCD修正与先前已知的相对论修正之间的干涉，尤其关注其相对相位差。
• 使用因子化形式将衰变振幅表示为短程系数与长程矩阵元的卷积。
• 应用跑动方程方法处理对数增强项，确保微扰展开的一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 ηb → J/ψJ/ψ衰变振幅的下一阶QCD修正的大小和相位为何？
• RQ2 此项新QCD修正如何与振幅中先前计算的相对论修正发生干涉？
• RQ3 包含此项修正后，ηb → J/ψJ/ψ的分支比预测值改变了多少？
• RQ4 新修正与现有修正之间约90°的相位差是否导致干涉增强或抑制？
• RQ5 此项更新后的预测如何影响该衰变道在LHC上的实验发现潜力？

主要发现

• ηb → J/ψJ/ψ衰变振幅的下一阶QCD修正在量级上与先前计算的相对论修正相当。
• 新QCD修正与相对论修正的相位相差约90°，导致振幅平方中产生建设性干涉。
• 包含此项新贡献后，ηb → J/ψJ/ψ的预测分支比相比以往估计显著提高。
• 增强的分支比改善了未来LHC实验中观测该干净强子衰变道的可能性。
• 两项贡献之间的相位差表明存在非平凡的干涉图案，必须在精确预测中予以考虑。
• 结果强调了在底夸克与粲夸克参与的唯一衰变过程中原子核QCD高阶修正的重要性。