[论文解读] Semileptonic and nonleptonic decays of Bc

M. A. Ivanov, J. G. Körner+1 more|ArXiv.org|Sep 13, 2006

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 17被引用 4

一句话总结

本文采用相对论性组分夸克模型研究了 $B_c$ 介子的稀有半轻衰变与非轻衰变，计算了多种衰变模式的分支比。该模型预测 $b \to c$ 衰变的总稀有分支比为 8.8%，$c \to s$ 衰变的总稀有分支比为 27.6%，远低于后者的理论预期值 70%，表明非共振多重粒子衰变有显著贡献。

ABSTRACT

Using our relativistic constituent quark model we present results on the exclusive nonleptonic and semileptonic decays of the Bc-meson. The nonleptonic decays are studied in the framework of the factorization approximation. We calculate the branching ratios for a large set of exclusive nonleptonic and semileptonic decays of the Bc-meson and compare our results with the results of other models.

研究动机与目标

• 使用相对论性组分夸克模型计算 $B_c$ 介子半轻衰变与非轻衰变的稀有分支比。
• 将结果与其他理论模型（包括 QCD 求和规则和其它组分夸克模型）进行比较。
• 评估稀有衰变道在饱和总衰变宽度方面的完备性，特别是针对 $c \to s$ 和 $b \to c$ 衰变。
• 利用最新的实验数据（$B_c$ 质量与 $f_D$ 衰变常数）更新模型参数。

提出的方法

• 采用先前用于多种弱衰变的相对论性组分夸克模型，利用最新的 $B_c$ 质量与 $f_D$ 测量值更新参数。
• 使用因子化近似与相对论波函数计算半轻衰变的矩阵元。
• 对非轻双体衰变应用因子化近似，其中 charm 衰变的威尔逊系数为 $a_1^c = 1.20$，$a_2^c = -0.317$，bottom 衰变的威尔逊系数为 $a_1^b = 1.14$，$a_2^b = -0.20$。
• 利用该模型计算一系列 $B_c$ 衰变模式的分支宽度与分支比。
• 将结果与 QCD 求和规则预测及其他组分夸克模型计算结果进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 该模型对 $B_c$ 半轻衰变至 charmonia、$D$、$B_s$ 与 $B$ 态的稀有分支比有何预测？
• RQ2 该模型对非轻 $B_c$ 衰变的分支比预测与 QCD 求和规则及其他组分夸克模型的预测相比如何？
• RQ3 稀有衰变道在多大程度上能覆盖 $B_c$ 的总衰变宽度，特别是针对 $c \to s$ 与 $b \to c$ 衰变？
• RQ4 更新的实验输入对模型预测 $B_c$ 衰变分支比的影响如何？

主要发现

• 该模型预测 $b \to c$ 引发衰变的总稀有分支比为 8.8%，与该通道约占总宽度 20% 的预期一致。
• 对于 $c \to s$ 引发衰变，该模型得到的总稀有分支比为 27.6%，远低于理论预期的 70%，也低于 QCD 求和规则预测的 73.4%。
• 该模型对 $b \to c$ 衰变的预测结果总体上与 QCD 求和规则及组分夸克模型预测接近，但在某些 $c \to (s,d)$ 衰变中，该模型预测值高于其他某些模型。
• 该模型预测 $B_c^- \to \overline{B}_s^{*0} e\nu$ 的分支比为 2.37%，高于 Faust 模型的 1.71% 与 AbdEl-Hady 模型的 3.45%。
• 非轻衰变 $B_c^- \to J/\psi D_s^{*\,-}$ 的分支比为 0.97%，高于 KKL 模型的 0.67% 与 AbdEl-Hady 模型的 0.55%。
• 该模型预测 $B_c^- \to \overline{B}_s^{*0} \rho^-$ 的分支比为 11%，表明向量介子终态在某些衰变道中起主导作用。