[论文解读] Long distance effects on the $B \ o X_{s} \\gamma$ photon energy spectrum

Changhao Jin|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 1999

Nuclear Physics and Applications参考文献 1被引用 6

一句话总结

本文使用轻锥展开和重夸克有效理论（HQET）计算了胶子在B→Xsγ衰变中对光子能量谱的长程QCD效应。它识别出底夸克分布函数f(ξ)为高光子能量下的主导非微扰贡献，并确立了其在包括辐射衰变和半轻衰变中的普遍性，从而实现具有亚百分之一强子不确定度的|Vts|的模型无关提取。

ABSTRACT

We compute long distance effects on the photon energy spectrum in inclusive radiative decays of $B$ mesons using light-cone expansion and heavy quark effective theory. We show that for sufficiently high photon energy the leading nonperturbative QCD contribution is attributed to the distribution function. The distribution function is found to be universal in the sense that the same distribution function also encodes the leading nonperturbative contribution to inclusive semileptonic decays of $B$ mesons at large momentum transfer. Some basic properties of the distribution function are deduced in QCD. Ways of extracting the distribution function directly from experiment and their implications are discussed. The theoretically clean methods for the determination of $|V_{ts}|$ are described.

研究动机与目标

• 严格计算包括B→Xsγ衰变中光子能量谱的长程QCD贡献。
• 识别高光子能量下的主导非微扰QCD效应，并将其与底夸克分布函数关联。
• 确立该分布函数在包括辐射衰变和半轻衰变中的普遍性。
• 提出理论上清晰的方法，通过最小化强子不确定性来提取|Vts|。
• 通过直接从B→Xsγ和B→Xfℓν谱中提取分布函数，实现理论精度的提升并支持新物理搜索。

提出的方法

• 使用轻锥展开和重夸克有效理论（HQET）系统处理包括B衰变中的非微扰QCD效应。
• 识别出底夸克分布函数f(ξ)为高Eγ下光子谱的主要非微扰贡献。
• 应用算符乘积展开和HQET计算f(ξ)的均值和方差，量化其与自由夸克极限的偏离。
• 证明f(ξ)的规范不变性、正性及归一化，其支撑集在[0,1]，在自由夸克极限下f_free(ξ) = δ(ξ−mb/MB)。
• 提出通过B→Xsγ和B→Xfℓν衰变中测量的dΓ/dξ+直接实验提取f(ξ)。
• 推导出理论上清晰的|Vts|测定方法，通过归一化或微分分支比的比值来消除f(ξ)的依赖性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在高光子能量下，B→Xsγ光子能量谱的主导非微扰QCD贡献是什么？
• RQ2 底夸克分布函数f(ξ)如何与B介子的结构及非微扰QCD相关联？
• RQ3 f(ξ)在包括辐射衰变和半轻衰变中具有多大程度的普遍性？
• RQ4 是否可直接从B→Xsγ和B→Xfℓν谱的实验数据中提取f(ξ)？
• RQ5 如何利用f(ξ)的普遍性，以最小的强子不确定性确定|Vts|？

主要发现

• 在高Eγ下，B→Xsγ光子谱的主导非微扰QCD贡献是底夸克分布函数f(ξ)。
• 分布函数f(ξ)具有普遍性：它在大动量转移下控制包括辐射衰变和半轻衰变中的主导非微扰贡献。
• f(ξ)具有规范不变性、正性、归一化为1，且支撑集在[0,1]，在自由夸克极限下f_free(ξ) = δ(ξ−mb/MB)。
• 通过算符乘积展开和HQET计算了f(ξ)的均值和方差，量化了其与狄拉克函数的偏离。
• 提出了可消除f(ξ)依赖性的|Vts|测定理论方法，通过归一化或分支比之比，将强子不确定性降低至约1%。
• 从B→Xsγ和B→Xfℓν谱中直接实验提取f(ξ)是可行的，将显著提升理论精度并增强新物理探测能力。