[论文解读] Exploring $X(5568)$ as a meson molecule

S. S. Agaev, K. Azizi+1 more|arXiv (Cornell University)|Mar 8, 2016

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用 10

一句话总结

本文利用QCD求和规则（包括两点半规则和软介子近似下的轻锥求和规则），研究了$X(5568)$共振态作为由$B^+$和$\overline{K}^0$介子组成的分子态的可能性。结果表明，该模型与实验数据的吻合度较差，因此得出结论：与介子分子图像相比，胶子-反胶子对（diquark-antidiquark）模型能更一致地解释$X(5568)$。

ABSTRACT

The parameters, i.e. the mass and current coupling of the exotic $X(5568)$ state observed by the D0 Collaboration as well as the decay width of the process $X o B_s^{0}π^{+}$ are explored using $B\bar{K}$ molecule assumption on its structure. Employed computational methods include QCD two-point and light-cone sum rules, latter being considered in the soft-meson approximation. The obtained results are compared with the data of the D0 Collaboration as well as with the predictions of the diquark-antidiquark model. This comparison strengthens a diquark-antidiquark picture for the $X(5568)$ state rather than a meson molecule structure.

研究动机与目标

• 确定奇特的$X(5568)$共振态是否可被描述为由$B^+$和$\overline{K}^0$介子组成的分子态。
• 在介子分子假设下，计算$X(5568)$的质量、当前耦合常数以及衰变宽度$\Gamma(X \to B_s^0\pi^+)$。
• 将介子分子模型的预测与D0合作组的实验数据以及胶子-反胶子对模型进行比较。
• 评估介子分子结构与四价夸克（胶子-反胶子对）结构在$X(5568)$中的可行性。

提出的方法

• 采用QCD两点半规则，在介子分子假设下计算$X(5568)$态的质量和当前耦合常数。
• 在软介子近似下应用轻锥求和规则，以计算衰变宽度$\Gamma(X \to B_s^0\pi^+)$。
• 为$X(5568)$态使用分子型流（interpolating current），假设其为$B^+$与$\overline{K}^0$介子的束缚态。
• 计算谱密度$\rho^{\text{QCD}}(s)$，其中包含至八阶的微扰与非微扰贡献，如胶子凝聚与夸克凝聚。
• 进行数值分析，输入参数包括$m_b = 5.15\,\text{GeV}$、$\langle \bar{q}q \rangle = - (0.24\,\text{GeV})^3$ 以及 $\langle \alpha_s G^2/\pi \rangle = 0.88\,\text{GeV}^4$。
• 将结果与D0合作组的实验数据以及胶子-反胶子对模型的预测进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 $X(5568)$共振态能否被一致地描述为$B^+$与$\overline{K}^0$介子的分子态？
• RQ2 在介子分子假设下，$X(5568)$的预测质量与衰变宽度是多少？
• RQ3 介子分子模型的预测与D0合作组的实验数据相比如何？
• RQ4 与胶子-反胶子对模型相比，$X(5568)$的介子分子图像是否更具可行性？

主要发现

• 在介子分子模型中，预测的$X(5568)$质量为$m_{X_b} \approx 5.55\,\text{GeV}$，低于D0实验测得的$5568\pm 12\,\text{MeV}$。
• 在介子分子框架下计算的衰变宽度$\Gamma(X \to B_s^0\pi^+)$约为$15\,\text{MeV}$，显著低于D0测量值$20.5 \pm 4.0\,\text{MeV}$。
• 谱密度计算包含了至八阶的非微扰贡献，其中主导贡献来自胶子凝聚与夸克凝聚项。
• 结果与实验数据吻合度差，表明介子分子模型无法再现$X(5568)$的观测质量和宽度。
• 与此前显示与实验数据高度一致的胶子-反胶子对模型相比，结果强烈支持四价夸克结构而非分子构型。
• 本研究结论认为，与介子分子图像相比，胶子-反胶子对模型对$X(5568)$的描述更具可行性。