[论文解读] Study of time-like electromagnetic form factors of $Λ,~Σ$ and $Ξ^{+}$ in light-front quark model

Chong-Chung Lih, Chao-Qiang Geng|arXiv (Cornell University)|Jan 3, 2026

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用 0

一句话总结

论文在轻束缚夸克模型中计算Λ、Σ与 Ξ⁺ 的时域电磁形状因子，包含非价夸运动分量，并将结果与 BESIII 数据在时域区间的 e+e− → B B̄ 对比。

ABSTRACT

We use the light front quark model to investigate the form factors in the $e^{+}e^{-} o B\bar{B}$ collision proceses with $B=Λ,~Σ$ and $Ξ$. These form factor behaviors are calculated based on the Bethe-Salpeter formalism with $q^{+} > 0$ to effectively account for non-valence contributions. We show that our results of the $q^2$-dependent form factors closely match the BESIII data. In particalar, we obtain that $|G_{eff}| = (0.921,~0.098,~0.189$) and $R =|$$G_E\over G_M$$|= (0.97,~0.89$,~$0.936$) for $e^{+} e^{-} o Λ\barΛ$,~$Σ^{+} Σ^{-},~Ξ^{+} Ξ^{+})$ which $q^2 = (5.74,~6.0,~7.0)$ GeV$^2$.

研究动机与目标

• 在 e+e− 相撞可及的时域区域动机研究重夸克的电磁结构。
• 建立一个包含非价贡献（夸克-反夁对）分量的轻束缚夸克模型框架，使用 Bethe-Salpeter 形式。
• 计算Λ、Σ 和 Ξ⁺ 的 q² 依赖形状因子 G_E 和 G_M，并与实验的 BESIII 数据比较。
• 在选定的 q² 点对 |G_E|、|G_M| 与比值 R = |G_E/G_M| 进行参数化与提取，以评估模型可行性。

提出的方法

• 在 baryon 中采用三夸克束缚态图像，包含一个夸克和一个二夸克团簇，在轻束缚夸克模型中描述。
• 采用 q⁺ ≠ 0 的时域框架，通过有效的 Bethe-Salpeter 核方法包含非价贡献。
• 用高斯样的动量分布和 Melosh 变换自旋结构来表示重子波函数。
• 通过积分方程（基于 BS）将价态与非价态贡献关联起来，得到 f1(q²) 和 f2(q²，从而给出 G_E 与 G_M。
• 用双极点形式对 F(q²) 进行参数化 F(q²) = F(0) / [1 + a(q²/m_P²) + b(q⁴/m_P⁴)]。
• 固定模型参数（质量、β、G_B_iB_f），并将 q² 的行为与 BESIII 数据进行比较。

Figure 1: The effective treatment of the LF amplitude (a) can be displayed into two parts in the regions of (b) $0<x<\alpha$ and (c) in $\alpha<x<1$ , where the small and big dots of the mediator-quark vertices in (b) and (c) represent the LF ordinary and nonvalence wavefunction vertices, respective

实验结果

研究问题

• RQ1 带有非价贡献的轻束缚夸克模型是否能够再现 e⁺e⁻ → B B̄ 数据中 Λ、Σ 与 Ξ⁺ 的时域形状因子？
• RQ2 这些超子的时域电性和磁性形状因子 G_E(q²) 与 G_M(q²) 的 q² 依赖关系是什么？
• RQ3 在选定的 q² 值处提取的 |G_E/G_M| 与 BESIII 测量的吻合程度如何？

主要发现

• 含非价贡献的 LFQM 在研究范围内的 q² 依赖形状因子与 BESIII 数据高度一致，适用于 Λ、Σ 与 Ξ⁺。
• 在 q² = 5.74、6.0、7.0 GeV² 时，模型给出 |G_eff| 分别为 (0.921, 0.098, 0.189) 与 |G_E/G_M| 分别为 (0.985, 0.88, 0.936)（含不确定度）。
• 对于 ΛΛ、Σ⁺Σ⁻ 与 Ξ⁺Ξ⁻，在时域区 q² ≥ 5–7 GeV² 的 |G_E| 与 |G_M| 值与 BESIII 的拟合结果一致。
• 非价贡献（夸克-反夸克对）对描述此框架中的时域形状因子至关重要。

Figure 2: Form factors of $e^{+}e^{-}\to B\bar{B}$ .