[论文解读] Rare decays B -> (K, K*) (l+ l-, nu bar{nu}) in the quark model

Dmitri Melikhov, N. Nikitin+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 9, 1997

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用 14

一句话总结

本文使用基于传播形式的相对论夸克模型计算介子跃迁形式因子，结合初始与末态介子波函数，分析了稀有半轻子衰变B → (K, K*)ℓ⁺ℓ⁻。结果表明，虽然衰变速率显著依赖于夸克模型参数，但双轻子正向-反向不对称性和轻子极化不对称性仅表现出约10%的模型依赖性，表明在标准模型框架下预测具有强鲁棒性。

ABSTRACT

Long-distance effects in exclusive rare semileptonic transitions B -> (K, K*) are analysed within a relativistic quark model. The meson transition form factors, describing the meson amplitudes of the effective weak Hamiltonian, are calculated within the dispersion formulation of the quark model as relativistic double spectral representations through the wave functions of the initial and final mesons. The dilepton spectra and lepton asymmetries are considered within the framework provided by the Standard Model. It is found that, while the non-resonant decay rates are very sensitive to quark model parameters, the model dependence of the predicted dilepton forward-backward and lepton polarization asymmetries is remarkably small, providing only an overall ~10% uncertainty.

研究动机与目标

• 使用相对论夸克模型研究稀有半轻子B衰变B → (K, K*)ℓ⁺ℓ⁻中的长程效应。
• 基于初始与末态介子波函数，通过传播形式表达计算介子跃迁形式因子。
• 在标准模型框架内评估双轻子谱和轻子不对称性。
• 评估可观测量对夸克模型参数的敏感性，尤其关注不对称性。

提出的方法

• 采用相对论夸克模型描述B → (K, K*)跃迁的动力学行为。
• 使用传播形式将跃迁形式因子表示为包含初始与末态介子波函数的双重谱表示。
• 应用有效弱哈密顿量以建模稀有衰变中弱电流矩阵元。
• 利用计算得到的形式因子，在标准模型框架内计算双轻子谱和轻子不对称性。
• 通过改变夸克模型参数并评估其对可观测量的影响，量化模型依赖性。
• 聚焦于正向-反向不对称性和极化不对称性，以识别参数不敏感的鲁棒预测。

实验结果

研究问题

• RQ1 在相对论夸克模型框架下，长程效应在B → (K, K*)ℓ⁺ℓ⁻衰变的双轻子谱中产生何种影响？
• RQ2 预测的双轻子正向-反向不对称性在多大程度上依赖于夸克模型参数？
• RQ3 轻子极化不对称性对基础夸克模型参数变化的敏感性如何？
• RQ4 介子波函数在决定这些稀有衰变的跃迁形式因子中起何种作用？
• RQ5 尽管夸克模型参数存在不确定性，该模型能否产生对不对称性的鲁棒预测？

主要发现

• B → (K, K*)ℓ⁺ℓ⁻衰变中的非共振衰变速率对夸克模型参数高度敏感，表明分支比具有显著的模型依赖性。
• 双轻子正向-反向不对称性仅表现出约10%的模型依赖性，表明其在不同夸克模型实现中具有强鲁棒性。
• 轻子极化不对称性同样表现出极小的模型依赖性，参数变化下仅存在约10%的不确定性。
• 相对论夸克模型的传播形式成功地利用介子波函数作为输入，重现了跃迁形式因子。
• 在夸克模型参数变化下，预测的不对称性保持稳定，表明其在标准模型检验中具有潜力。
• 结果表明，正向-反向不对称性和极化不对称性是提取标准模型之外物理的有力精密可观测量。