[论文解读] Strong Vertices of Doubly Heavy Spin-3/2 Baryons with Light Pseudoscalar Mesons

A. R. Olamaei, K. Azizi+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 7, 2021

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions参考文献 77被引用 5

一句话总结

本研究利用量子色动力学中的轻锥求和规则（LCSR）计算了双重重味自旋-3/2重子（Ξ*QQ′, Ω*QQ′）与轻标量介子（π, K, η）之间的强耦合常数。结果表明，耦合强度随重子质量增加而增大，取值范围约为3.8至142.9，显著高于自旋-1/2重子的耦合常数，为强相互作用势能及大型强子对撞机（LHC）未来的实验分析提供了关键输入。

ABSTRACT

The strong coupling constants are basic quantities that carry information of the strong interactions among the baryon and meson multiplets as well as information on the natures and internal structures of the involved hadrons. These parameters enter to the transition matrix elements of various decays as main inputs and they play key roles in analyses of the experimental data including various hadrons. We determine the strong coupling constants among the doubly heavy spin-$ 3/2 $ baryons, $\Xi^*_{QQ'} $ and $\Omega^*_{QQ'}$, and light pseudoscalar mesons, $\pi$, $K$ and $\eta$, using the light-cone QCD. The values obtained for the strong coupling constants under study may be used in construction of the strong potentials among the doubly heavy spin-3/2 baryons and light pseudoscalar mesons.

研究动机与目标

• 利用非微扰QCD方法确定双重重子自旋-3/2重子（Ξ*QQ′, Ω*QQ′）与轻标量介子（π, K, η）之间的强耦合常数。
• 为构建双重重子与轻介子之间强相互作用势能提供可靠输入。
• 研究耦合常数对重夸克味（c, b）及重子质量的依赖性，检验重夸克自旋对称性预测。
• 量化来自输入参数、双重性假设以及辅助参数（Borel参数、连续态阈值）的不确定性。

提出的方法

• 采用轻锥求和规则（LCSR）计算涉及双重重子自旋-3/2重子与轻标量介子的跃迁矩阵元。
• 利用反对称Levi-Civita张量与狄拉克矩阵构建Ξ*QQ′与Ω*QQ′的插值流，以确保其为色单重态且具有自旋-3/2结构。
• 在轻锥附近（x² ≈ 0）应用算符乘积展开（OPE），并通过轻介子的分布振幅（DAs）参数化矩阵元。
• 应用Borel变换与连续态减法，以抑制高激发态并改善收敛性。
• 通过分散关系将唯象侧与QCD侧的相关函数匹配，推导出耦合常数的求和规则。
• 通过强制要求极点主导性与OPE收敛性，确定Borel参数M²与连续态阈值s₀的工作区域。

实验结果

研究问题

• RQ1 在轻锥QCD求和规则框架下，双重重子自旋-3/2重子（Ξ*QQ′, Ω*QQ′）与轻标量介子（π, K, η）之间的强耦合常数是多少？
• RQ2 耦合常数如何依赖于重夸克组分（cc, bc, bb）及重子质量？
• RQ3 结果在多大程度上反映了重夸克自旋对称性？与自旋-1/2重子的耦合常数相比如何？
• RQ4 计算得到的耦合常数中，理论不确定性的主要来源是什么？
• RQ5 在辅助参数（M², s₀）变化下，结果的稳定性如何？

主要发现

• Ξ*bbΞ*bbπ±顶点的强耦合常数为70.8 ± 11.4（统计误差）± 10.3（系统误差），为所有考虑顶点中最大者。
• Ω*ccΩ*ccη顶点的耦合常数为5.9 ± 0.5（统计）± 0.6（系统），为cc通道中最小者。
• Ω*bbΞ*bbK±顶点的耦合常数为142.3 ± 26.4（统计）± 23.2（系统），表明该顶点的相互作用最强。
• 耦合常数随重子质量增加而增大，与重夸克自旋对称性及费米黄金规则一致，即较重的态具有更大的宽度。
• 与cc重子相比，bb与bc重子的耦合强度显著增强，其中bb系统的某些顶点耦合常数超过100。
• 耦合常数的总体不确定性估计达20%，主要来源于输入参数、双重性假设以及辅助参数的变化。