[论文解读] Probing the helicity structure of $b o s \gamma$ in $\Lambda_b o \Lambda \gamma$

Thomas Mannel, Stefan Recksiegel|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 1997

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 4

一句话总结

本文研究了稀有衰变 Λb → Λγ，以探测 b → sγ 跃迁的螺旋度结构，利用重夸克对称性和标极模型，从 Λc → Λℓν̄ 衰变中提取形式因子。结果表明，长程贡献可忽略不计，并表明测量 Λb → Λγ 中的极化不对称性 α′ 可通过 C7gV–C7gA 平面区分矢量与轴矢量耦合，从而约束标准模型之外的新物理。

ABSTRACT

We investigate the rare decay $\\Lambda_b \ o \\Lambda \\gamma$ which receives both short and long distance contributions. We estimate the long distance contributions and find them very small. The form factors are obtained from pole model. The short distance piece opens a window to new physics and we discuss the sensitivity of $\\Lambda_b \ o \\Lambda \\gamma$ to such effects.

研究动机与目标

• 通过稀有衰变 Λb→Λγ 探测 b→sγ 跃迁的螺旋度结构。
• 估算来自虚 J/Ψ 和 W 交换机制的长程贡献。
• 利用重夸克对称性和标极模型，从 Λc→Λℓν̄ 衰变中提取形式因子。
• 评估 Λb→Λγ 对标准模型之外新物理的敏感度。
• 证明极化不对称性 α′ 可作为 gV 与 gA 耦合结构的清晰探测手段。

提出的方法

• 使用包含矢量（gV）和轴矢量（gA）耦合的有效哈密顿量来描述 b→sγ 跃迁。
• 应用重夸克对称性将 Λb→Λγ 与 Λc→Λℓν̄ 关联，将形式因子简化为两个：F1 和 F2。
• 采用标极模型（单极和双极）描述形式因子的 q² 依赖性，通过 p·v 参数化。
• 利用矢量主导性和二夸克模型估算长程贡献，发现其可忽略不计。
• 将衰变宽度和极化不对称性 α′ 与 C7gV–C7gA 平面中的比值 (C7gA)/(C7gV) 关联。
• 利用包含式 B→Xsγ 的分支比来固定 (C7gV)² + (C7gA)²，从而在耦合平面中形成一个圆。

实验结果

研究问题

• RQ1 是否可通过 b 重子衰变（如 Λb→Λγ）探测 b→sγ 的螺旋度结构？
• RQ2 在 Λb→Λγ 中，来自虚 J/Ψ 或 W 交换的长程贡献有多大？
• RQ3 在 Λb→Λγ 中，极化不对称性 α′ 在多大程度上可区分 b→sγ 中的矢量与轴矢量耦合？
• RQ4 Λb→Λγ 对标准模型之外的新物理有多敏感？
• RQ5 α′ 测量能否解决 C7gV–C7gA 平面中 gV 与 gA 耦合的模糊性？

主要发现

• Λb→Λγ 的分支比估算为 (1–4)×10⁻⁵，具体取决于形式因子的 q² 依赖性（单极与双极模型）。
• 来自虚 J/Ψ 和 W 交换的长程贡献可忽略不计，其修正小于短程振幅的 1%。
• 极化不对称性 α′ 与 2gVgA/(gV² + gA²) 成正比，在标准模型中其中心值为 α′ = −0.351。
• 对 α′ 的测量将在 C7gV–C7gA 平面中产生两条简并的直线，关于 gA↔gV 对称，其宽度为 2ρC7，由长程贡献估算得出。
• 标准模型对 α′ 的预测几乎与 gA↔gV 对称直线简并，因此在无额外测量的情况下难以区分 gV 与 gA。
• 在分支比约为 10⁻⁵ 的情况下，需约 10⁸ 个 b 夸克才能观测到约 100 个事例，使该衰变在 Tevatron、LHC 或 HERA-B 上可探测。