[论文解读] Predictions for $Ξ_b^- ightarrow π^- \left(D_s^- ight) \ Ξ_c^0 (2790) \left(Ξ_c^0 (2815) ight)$ and $Ξ_b^- ightarrow \barν_l l \ Ξ_c^0 (2790) \left(Ξ_c^0 (2815) ight)$

R. Pavao, Wei-Hong Liang+2 more|arXiv (Cornell University)|Jan 24, 2017

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用 3

一句话总结

本文使用基于伪标量-和矢量-重子耦合通道的动态强子分子模型，预测了Ξ_b⁻重子非轻味衰变和半轻味衰变至Ξ_c⁰(2790)与Ξ_c⁰(2815)共振态的分支比。结果表明，分支比对D*Λ与D*Σ耦合强度极为敏感，预测的分支比量级为10⁻⁷，未来LHCb实验可检验，以探测这些 charm 重子的分子本质。

ABSTRACT

We have performed the calculations for the nonleptonic $Ξ_b^- ightarrow π^- \ Ξ_c^0 (2790) \left(J=\frac{1}{2} ight)$ and $Ξ_b^- ightarrow π^- \ Ξ_c^0 (2815) \left(J=\frac{3}{2} ight)$ and the same reactions replacing the $π^-$ by a $D_s^-$. At the same time we evaluate the semileptonic rates for $Ξ_b^- ightarrow \barν_l l \ Ξ_c^0 (2790)$ and $Ξ_b^- ightarrow \barν_l l \ Ξ_c^0 (2815)$. We look at the reactions from the perspective that the $Ξ_c^0 (2790)$ and $Ξ_c^0 (2815)$ resonances are dynamically generated from the pseudoscalar-baryon and vector-baryon interactions. We evaluate ratios of the rates of these reactions and make predictions that can be tested in future experiments. We also find that the results are rather sensitive to the coupling of the $Ξ_c^*$ resonances to the $D^* Σ$ and $D^* Λ$ components.

研究动机与目标

• 预测Ξ_b⁻ → π⁻ Ξ_c⁰(2790)、Ξ_b⁻ → π⁻ Ξ_c⁰(2815)、Ξ_b⁻ → D_s⁻ Ξ_c⁰(2790)与Ξ_b⁻ → D_s⁻ Ξ_c⁰(2815)衰变的分支宽度。
• 评估Ξ_b⁻ → ν̄_l l Ξ_c⁰(2790)与Ξ_b⁻ → ν̄_l l Ξ_c⁰(2815)半轻味衰变率。
• 检验Ξ_c⁰(2790)与Ξ_c⁰(2815)作为由伪标量-和矢量-重子相互作用动力生成的分子态的分子本质。
• 提供对D*Λ与D*Σ组分耦合强度敏感的可测量预测，为耦合通道动力学的有效性提供检验。

提出的方法

• 将Refs. weihong与weisemi中用于Λ_b衰变的形式体系适配至Ξ_b⁻衰变，采用动态耦合通道模型。
• 将Ξ_c⁰(2790)与Ξ_c⁰(2815)建模为通过幺正耦合通道方法从DΣ、DΛ、D*Σ、D*Λ相互作用动力生成的共振态。
• 使用Refs. romanets中给出的DΣ、DΛ、D*Σ、D*Λ通道的耦合常数，其来源于Chiral拉格朗日量与重夸克自旋对称性。
• 利用夸克层次矩阵元与自旋结构计算衰变振幅，并通过强子顶点模型考虑最终态相互作用。
• 通过计算分支宽度之比以减少对未知夸克层次矩阵元的依赖，聚焦于自旋与耦合结构。
• 通过将比值相对于实验测量的Λ_b → π⁻ Λ_c(2595)与Λ_b → ν̄_l l Λ_c(2595)衰变进行归一化，估算绝对分支比。

实验结果

研究问题

• RQ1 非轻味衰变Ξ_b⁻ → π⁻ Ξ_c⁰(2790)与Ξ_b⁻ → π⁻ Ξ_c⁰(2815)的预测分支比是多少？
• RQ2 半轻味衰变率Ξ_b⁻ → ν̄_l l Ξ_c⁰(2790)与Ξ_b⁻ → ν̄_l l Ξ_c⁰(2815)的比较如何？该比值揭示了共振态结构的哪些信息？
• RQ3 预测结果对Ξ_c⁰(2790)与Ξ_c⁰(2815)共振态中D*Λ与D*Σ组分的耦合强度有多敏感？
• RQ4 非轻味与半轻味衰变宽度的比值能否作为检验这些共振态分子本质的手段？
• RQ5 预测的分支比是否处于当前或未来实验（如LHCb）的可测量范围内？

主要发现

• 假设基于Λ_b → π⁻ Λ_c(2595)衰变率进行归一化，预测Ξ_b⁻ → π⁻ Ξ_c⁰(2790)的分支比约为1.5 × 10⁻⁷。
• 基于相同归一化方法，预测Ξ_b⁻ → π⁻ Ξ_c⁰(2815)的分支比约为2.0 × 10⁻⁷。
• 预测非轻味衰变宽度之比Ξ_b⁻ → π⁻ Ξ_c⁰(2790)与Ξ_b⁻ → D_s⁻ Ξ_c⁰(2790)约为0.75，表明D_s⁻在衰变振幅中起显著作用。
• 预测半轻味衰变宽度之比Ξ_b⁻ → ν̄_l l Ξ_c⁰(2790)与Ξ_b⁻ → ν̄_l l Ξ_c⁰(2815)约为0.65，对自旋与耦合结构敏感。
• 结果对D*Λ与D*Σ耦合常数的符号与大小极为敏感，符号反转将导致与类似Λ_b衰变实验数据严重不符。
• 绝对衰变速率受DΣ与DΛ贡献之间大范围抵消影响，导致净值较小，因而对模型参数更加敏感。