[论文解读] Rare Decays of \Lambda_b->\Lambda + \gamma and \Lambda_b ->\Lambda + l^{+} l^{-} in the Light-cone Sum Rules

Yu-Ming Wang, Ying Li+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 4, 2008

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用 44

一句话总结

本研究利用轻锥求和规则（LCSR），包括Λ重子的高-twist分布振幅，研究了稀有的无粲重子衰变 Λ_b → Λγ 和 Λ_b → Λl⁺l⁻。研究发现，尽管在重夸克自旋对称性下高-twist效应可忽略不计，但当对称性被打破时，这些效应会显著改变形式因子；此外，现象学波函数模型得到的形式因子约为共形展开结果的5倍。

ABSTRACT

Within the Standard Model, we investigate the weak decays of $\Lambda_b o \Lambda + \gamma$ and $\Lambda_b o \Lambda + l^{+} l^{-}$ with the light-cone sum rules approach. The higher twist distribution amplitudes of $\Lambda$ baryon to the leading conformal spin are included in the sum rules for transition form factors. Our results indicate that the higher twist distribution amplitudes almost have no influences on the transition form factors retaining the heavy quark spin symmetry, while such corrections can result in significant impacts on the form factors breaking the heavy quark spin symmetry. Two phenomenological models (COZ and FZOZ) for the wave function of $\Lambda$ baryon are also employed in the sum rules for a comparison, which can give rise to the form factors approximately 5 times larger than that in terms of conformal expansion. Utilizing the form factors calculated in LCSR, we then perform a careful study on the decay rate, polarization asymmetry and forward-backward asymmetry, with respect to the decays of $\Lambda_b o \Lambda \gamma$, $\Lambda l^{+}l^{-}$.

研究动机与目标

• 利用轻锥求和规则（LCSR）计算Λ_b → Λγ和Λ_b → Λl⁺l⁻衰变的跃迁形式因子。
• 在重夸克自旋对称性及其破缺的条件下，研究Λ重子的高-twist分布振幅对形式因子的影响。
• 将共形展开得到的形式因子与现象学模型（COZ和FZOZ）的Λ重子波函数结果进行比较。
• 对这些稀有衰变的衰变率、极化不对称性和正向-后向不对称性进行详细的唯象学分析。

提出的方法

• 采用轻锥求和规则（LCSR）计算Λ_b → Λγ和Λ_b → Λl⁺l⁻衰变的跃迁形式因子。
• 在LCSR形式中，包含Λ重子的主导-twist和高-twist分布振幅，直至主导共形自旋。
• 利用两种现象学模型（COZ和FZOZ）的Λ重子波函数，评估形式因子对模型的依赖性。
• 应用重夸克自旋对称性，分析高-twist贡献在对称与对称性破缺情形下的作用。
• 利用计算得到的形式因子，计算物理可观测量：衰变率、极化不对称性和正向-后向不对称性。
• 采用真实输入参数进行数值分析，并比较不同Λ波函数模型下的结果。

实验结果

研究问题

• RQ1 在重夸克自旋对称性下，Λ重子的高-twist分布振幅如何影响Λ_b → Λγ和Λ_b → Λl⁺l⁻衰变中的跃迁形式因子？
• RQ2 当重夸克自旋对称性被显式破缺时，高-twist振幅的修正量有多大？
• RQ3 现象学Λ重子波函数模型（COZ和FZOZ）在预测形式因子方面与共形展开相比如何？
• RQ4 形式因子差异对这些稀有衰变的衰变率、极化不对称性和正向-后向不对称性有何影响？
• RQ5 依赖于模型的波函数在多大程度上改变了Λ_b → Λγ和Λ_b → Λl⁺l⁻的唯象学预测？

主要发现

• 当重夸克自旋对称性被保留时，高-twist分布振幅对跃迁形式因子的影响可忽略不计。
• 当重夸克自旋对称性被打破时，高-twist贡献会导致形式因子发生显著改变。
• 现象学波函数模型（COZ和FZOZ）产生的跃迁形式因子约为共形展开结果的五倍。
• 衰变率、极化不对称性和正向-后向不对称性对Λ重子波函数模型的选择非常敏感。
• Λ_b → Λl⁺l⁻中的正向-后向不对称性预计可测量且具有模型依赖性，为新物理探测提供了可能。
• 结果表明，Λ重子波函数的模型依赖性是这些稀有衰变形式因子预测中主要的不确定性来源。