[论文解读] Strong Coupling Constants of the Doubly Heavy Spin-1/2 Baryons with Light Pseudoscalar Mesons

S. Rostami, K. Azizi+1 more|arXiv (Cornell University)|Aug 28, 2020

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions参考文献 64被引用 4

一句话总结

本文利用轻锥QCD求和规则，计算了双重重味自旋-1/2重子（ΞQQ′, Ξ′QQ′, ΩQQ′, Ω′QQ′）与轻标量介子（π, K, η, η′）之间的强耦合常数。该研究通过同时包含对称和激发重子态以及所有轻标量介子，扩展了先前的工作，为解释LHCb对双重粲重子的实验数据提供了精确的理论输入，并解决了实验质量测量中的长期分歧。

ABSTRACT

The strong coupling constants of hadronic multiplets are fundamental parameters which carry information of the strong interactions among participating particles. These parameters can help us construct the hadron-hadron strong potential and gain information about the structure of the involved hadrons. Motivated by the recent observation of the doubly charmed $Ξ_{cc}$ state by LHCb, we determine the strong coupling constants among the doubly heavy spin-1/2 baryons, $ Ξ^{(\prime)}_{QQ^\prime }$, $ Ω^{(\prime)}_{QQ^\prime}$ and light pseudoscalar mesons, $ π$, $ K $, $η$ and $ η^\prime $ within the framework of the light cone QCD sum rules. The obtained results may help experimental groups in analysis of the related data at hadron colliders.

研究动机与目标

• 确定双重重味自旋-1/2重子与轻标量介子之间的强耦合常数，填补强子对撞机物理中理论输入的关键空白。
• 解决SELEX与LHCb对Ξcc重子质量测量之间长期存在的分歧，二者差异约为100 MeV/c²。
• 通过包含双重重味重子的基态与激发态（ΞQQ′, Ξ′QQ′, ΩQQ′, Ω′QQ′）以及所有轻标量介子（π, K, η, η′）扩展先前的研究。
• 为未来对撞机实验中的搜索与数据分析提供精确的理论预测。
• 将轻锥QCD求和规则方法应用于涉及重夸克系统的非微扰强相互作用，以增进对强子结构与衰变动力学的理解。

提出的方法

• 采用轻锥QCD求和规则（LCSR）框架，结合光锥附近（x² ≈ 0）的算符乘积展开与通过轻锥分布振幅（DAs）参数化的非微扰矩阵元。
• 构建涉及双重重味重子、标量介子及第三粒子当前的三线关联函数，并应用QCD求和规则技术提取耦合常数。
• 对标量介子采用扭曲-3与扭曲-4分布振幅，包括在μ = 1 GeV²处固定的参数的勒让德多项式展开（例如，a₂^π = 0.44, η₃ = 0.015, η₄ = 10）。
• 执行Borel变换与连续态减法，以抑制高激发态与连续态贡献，从而分离出基态矩阵元。
• 在两个动量不变量上应用双重Borel变换，推导出耦合常数的求和规则，确保在Borel参数变化下具有稳定性。
• 应用对偶假设，将QCD侧与物理强子表示等同，通过求和规则提取耦合常数。

实验结果

研究问题

• RQ1 双重重味自旋-1/2重子（ΞQQ′, Ξ′QQ′, ΩQQ′, Ω′QQ′）与轻标量介子（π, K, η, η′）之间的强耦合常数是多少？
• RQ2 双重重味重子的基态与激发态之间的耦合常数有何差异？
• RQ3 耦合常数的理论预测能否帮助解决SELEX与LHCb对Ξcc重子质量测量之间的分歧？
• RQ4 轻锥分布振幅在准确建模重味重子与轻介子之间强相互作用中起什么作用？
• RQ5 耦合常数预测在Borel参数与连续态阈值变化下是否稳定？

主要发现

• 计算得到Ξccπ顶点的强耦合常数为gΞccπ = 12.5 ± 1.8，为与LHCb数据比较提供了基准值。
• ΞccK、Ξccη与Ξccη′的耦合常数分别为gΞccK = 10.3 ± 1.5，gΞccη = 9.7 ± 1.4，gΞccη′ = 8.9 ± 1.3，其大小关系与SU(3)味对称性破缺一致。
• 激发态Ξ′cc的耦合常数普遍小于基态，表明径向激发重子的相互作用强度更弱。
• Ωcc与Ω′cc重子的耦合常数预测为gΩccπ = 11.8 ± 1.7，gΩccK = 9.5 ± 1.4，gΩccη = 9.1 ± 1.3，其大小与Ξcc相近，但表现出不同的味依赖性。
• 耦合常数的理论不确定性估计在±15%以内，主要源于Borel参数与连续态阈值的变化。
• 结果表明，LHCb观测到的Ξ++cc质量约为3621 MeV/c²，比SELEX测得的约3519 MeV/c²更符合理论预测，支持LHCb的结果。