[论文解读] Exclusive Decays and Lifetime of B_c Meson in QCD sum rules

V. V. Kiselev|ArXiv.org|Nov 4, 2002

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用 16

一句话总结

本文利用QCD求和规则评估了$B_c$介子的单态衰变和寿命，与算子乘积展开（OPE）及势夸克模型的结果进行比较。结果表明，QCD求和规则预测的$B_c$寿命与实验结果一致，其中粲夸克衰变占主导（约70%），并强调了类似库仑的$\alpha_s/v$修正在形式因子和自旋对称性关系中的关键作用。

ABSTRACT

We summarize theoretical calculations of B_c decays and lifetime in the framework of QCD sum rules and compare the results with the estimates by the methods of Operator Product Expansion in the inverse heavy quark masses as well as of potential quark models. The agreement of estimates in the various approaches is discussed. The features of B_c decay modes are considered.

研究动机与目标

• 使用QCD求和规则对$B_c$介子衰变和寿命进行全面的理论评估。
• 将QCD求和规则的预测与算子乘积展开（OPE）和势夸克模型的预测进行比较。
• 研究类似库仑的$\alpha_s/v$修正在单态衰变形式因子中的作用。
• 检验在非相对论QCD（NRQCD）和HQET中推导出的自旋对称性关系在$B_c$衰变中的有效性。
• 将$B_c$寿命和分支比的实验测量结果与基本夸克质量和非轻子弱拉格朗日量参数联系起来。

提出的方法

• 利用QCD求和规则计算$B_c \to \text{末态}$的单态衰变形式因子，包括矢量和伪标量介子。
• 通过当前算符的两支相关函数提取矩阵元，包含真空凝聚和微扰修正。
• 应用Borel变换和连续态减法，从求和规则方程中提取物理形式因子。
• 通过$B_c$系统中的类似库仑势引入$\alpha_s/v$修正，以提高形式因子计算的精度。
• 基于NRQCD和HQET推导形式因子之间的自旋对称性关系，并在求和规则框架中检验其有效性。
• 利用计算得到的形式因子计算部分衰变宽度和总寿命，与OPE及势模型估算结果进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 QCD求和规则如何预测$B_c$介子的单态衰变形式因子？其与OPE和势模型的预测有何异同？
• RQ2 在QCD求和规则方法中，$\alpha_s/v$修正在确定单态衰变宽度中起什么作用？
• RQ3 在$B_c$衰变形式因子中，NRQCD和HQET推导出的自旋对称性关系在多大程度上成立？
• RQ4 QCD求和规则预测的分支比和寿命与实验测量结果及其他理论框架相比如何？
• RQ5 对$B_c$寿命和衰变率的精确测量，对非轻子弱拉格朗日量的归一化点及夸克质量参数有何约束？

主要发现

• QCD求和规则计算得到的$B_c$寿命约为0.46 ps，与CDF实验测量值$0.46^{+0.18}_{-0.16}\pm0.03$ ps高度一致。
• 粲夸克衰变对$B_c$总寿命的贡献约为70%，而$b$-夸克衰变和弱湮灭分别贡献约20%和10%。
• $B_c \to J/\psi \pi^+$衰变的分支比为0.033，$B_c \to \tau^+ \nu_\tau$的分支比为1.6%，表明半轻衰变有显著贡献。
• $B_c$衰变中的形式因子与NRQCD和HQET中的自旋对称性关系高度吻合，验证了有效场论框架的合理性。
• 与单举衰变估计相比，QCD求和规则中$\bar{b} \to \bar{c}c\bar{s}$衰变宽度被抑制约4.5倍，与OPE预测一致。
• 该抑制因子源于泡利干涉，其对非轻子弱拉格朗日量的归一化标度敏感，凸显了对$a_1$和$a_2$参数精确实验输入的必要性。