[论文解读] Perturbative QCD factorization of pi gamma* ---> gamma (pi) and B ---> gamma (pi) lepton anti-neutrino

Hsiang-nan Li|arXiv (Cornell University)|Jul 1, 2001

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 36被引用 45

一句话总结

该论文利用共形规范下的Ward恒等式，建立了πγ*→γ和πγ*→π过程的微扰QCD因子化，证明了软发散的抵消，并将胶子发散系统地归入通过非局部矩阵元定义的介子波函数中。该介子波函数的规范不变性与普遍性得到确认，该框架进一步推广至重夸克极限下的B→γlν̄和B→πlν̄稀有衰变，其中在合适的参考系中定义了轻锥B介子波函数。

ABSTRACT

We prove the factorization theorem for the processes {pi}{gamma}{sup *}{r_arrow}{gamma} and {pi}{gamma}{sup *}{r_arrow}{pi} to leading twist in the covariant gauge by means of the Ward identity. Soft divergences cancel and collinear divergences are grouped into a pion wave function defined by a nonlocal matrix element. The gauge invariance and universality of the pion wave function are confirmed. The proof is then extended to the exclusive B meson decays B{r_arrow}{gamma}l{bar {nu}} and B{r_arrow}{pi}l{bar {nu}} in the heavy quark limit. It is shown that a light-cone B meson wave function, though absorbing soft dynamics, can be defined in an appropriate frame. Factorization of the B{r_arrow}{pi}l{bar {nu}} decay in k{sub T} space, k{sub T} being parton transverse momenta, is briefly discussed. We comment on the extraction of the leading-twist pion wave function from experimental data.

研究动机与目标

• 建立微扰QCD中涉及介子与虚光子跃迁的稀有过程的严格因子化框架。
• 通过规范不变的定义，解决πγ*→γ和πγ*→π振幅中软发散与胶子发散的问题。
• 将因子化形式推广至重夸克极限下的B→γlν̄和B→πlν̄衰变。
• 在合适的参考系中定义一个包含软动力学的轻锥B介子波函数。
• 为从实验数据中提取主导扭曲度介子波函数提供理论基础。

提出的方法

• 利用共形规范下的Ward恒等式，证明πγ*→γ和πγ*→π过程在主导扭曲度下的因子化定理。
• 将胶子发散识别为被吸收进定义介子波函数的非局部矩阵元中。
• 通过规范对称性证明软发散的抵消，确保红外有限性。
• 将因子化证明扩展至重夸克有效理论极限下的B→γlν̄和B→πlν̄衰变。
• 在合适的参考系中定义一个轻锥B介子波函数，以捕捉软动力学，同时保持规范不变性。
• 讨论B→πlν̄衰变在kT空间中的因子化结构，强调横动量依赖性。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何利用规范对称性在微扰QCD中严格证明πγ*→γ和πγ*→π过程的因子化？
• RQ2 Ward恒等式在抵消软发散并确保介子波函数规范不变性方面起什么作用？
• RQ3 在重夸克极限下，能否一致地定义一个包含软动力学的轻锥B介子波函数？
• RQ4 kT空间中的因子化结构如何影响B→πlν̄衰变振幅的描述？
• RQ5 该理论框架对从实验数据中提取主导扭曲度介子波函数施加了哪些约束？

主要发现

• 由于Ward恒等式，πγ*→γ和πγ*→π过程中软发散被抵消，确保了规范不变的因子化。
• 胶子发散被系统地归入通过非局部矩阵元定义的介子波函数中。
• 证明了介子波函数具有规范不变性且在不同过程中具有普遍性，确认其物理意义。
• 该因子化框架成功推广至重夸克极限下的B→γlν̄和B→πlν̄衰变。
• 在合适的参考系中定义了轻锥B介子波函数，吸收了软动力学，同时保持了规范不变性。
• 本文为从稀有衰变实验数据中提取主导扭曲度介子波函数提供了理论基础。