[论文解读] Form factors for B and B_s semileptonic decays with NRQCD/HISQ quarks

Chris Bouchard, G. Peter Lepage+3 more|arXiv (Cornell University)|Oct 25, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 7

一句话总结

本论文使用NRQCD底夸克和HISQ价夸克，在MILC 2+1动态asqtad量子里进行格点QCD计算，研究B和B_s半轻衰变的形因子。通过采用改进的抽样方法、联合拟合以及z展开，该研究实现了|V_ub|提取的高精度形因子确定，并利用非物理的B_s → η_s衰变研究形因子比值以减小误差，为未来使用HISQ底夸克实现更高精度结果铺平道路。

ABSTRACT

We discuss preliminaries of a calculation of the form factors for the semileptonic decays B -> pi lv, B_s -> K lv, and B -> K ll. We simulate with NRQCD heavy and HISQ light valence quarks on the MILC 2+1 dynamical asqtad configurations. The form factors are calculated over a range of momentum transfer to allow determination of their shape and the extraction of |V_ub|. Additionally, we are calculating ratios of these form factors to those for the unphysical decay B_s -> eta_s. We are studying the possibility of combining these precisely determined ratios with future calculations of B_s ->eta_s using HISQ b-quarks to generate form factors with significantly reduced errors.

研究动机与目标

• 使用NRQCD底夸克和HISQ轻夸克，以更高精度计算B → πℓν、B_s → Kℓν和B → Kℓ⁺ℓ⁻衰变的形因子。
• 通过使用非物理的B_s → η_s衰变作为参考，计算形因子比值，以减小系统误差。
• 将当前NRQCD结果与未来HISQ底夸克对B_s → η_s衰变的计算相结合，显著降低形因子的不确定性。
• 应用z展开，以模型无关的方式参数化形因子在物理运动学范围内的q²依赖关系。
• 通过结合格点结果与改进的实验数据，实现|V_ub|的精确提取。

提出的方法

• 模拟使用MILC 2+1动态asqtad量子里，采用NRQCD底夸克和HISQ轻价夸克，通过底夸克抽样和随机墙源提高统计精度。
• 计算B → πℓν、B_s → Kℓν和B → Kℓ⁺ℓ⁻衰变的三点头相关函数，通过同时对多个源-阱分离和抽样组合进行贝叶斯拟合，提取矩阵元。
• 利用一阶微扰展开的无质量HISQ理论，将格点矢量和张量流匹配到连续极限，通过微扰匹配计算归一化常数。
• 在B介子静止参考系中，将形因子与强子矩阵元的时间分量和空间分量关联，实现f₊、f₀和f_T的提取。
• 应用z展开参数化形因子的q²依赖关系，实现在整个物理范围内的模型无关拟合，降低对手征性外推的敏感性。
• 利用重夸克对称性，将张量流归一化与矢量流量关联，简化NRQCD底夸克的匹配过程。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否使用NRQCD底夸克和HISQ价夸克，以高精度计算B → πℓν、B_s → Kℓν和B → Kℓ⁺ℓ⁻衰变的形因子？
• RQ2 形因子比值（如f(B→πℓν)/f(B_s→η_s)）在格点确定中能多大程度上减小系统误差？
• RQ3 z展开在建模整个物理范围内形因子的q²依赖关系方面有多有效，尤其是在手征性有效场论无法覆盖的区域？
• RQ4 当前NRQCD结果与未来HISQ底夸克对B_s → η_s衰变的计算相结合，能否实现显著降低不确定性的形因子？
• RQ5 改进的抽样、源类型和联合拟合对提取形因子的稳定性与精度有何影响？

主要发现

• 在多个量子里展示了f₊和f₀形因子的初步结果，显示在不同动量转移和源-阱分离下行为稳定且一致。
• 对多个源-阱分离和抽样组合进行联合拟合，提高了统计精度并减少了系统误差，已在相关函数拟合和色散关系检验中得到验证。
• π介子态的色散关系在误差范围内满足，证实了两点头相关函数拟合的一致性以及能谱的可靠性。
• B → πℓν的三点头相关函数数据对拟合范围和状态数变化表现出稳定的拟合行为，表明矩阵元提取具有鲁棒性。
• 成功提取了B → Kℓ⁺ℓ⁻的张量形因子f_T，为未来在味改变中性流衰变中寻找新物理提供了可能。
• 本研究证明了利用涉及非物理B_s → η_s衰变的形因子比值可抵消一阶主导误差，为未来实现高精度形因子测定铺平了道路。