[论文解读] Subleading power corrections to $B o γlν$ decay in PQCD approach

Yue-Long Shen, Zhi-Tian Zou+1 more|arXiv (Cornell University)|Nov 20, 2018

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 5

一句话总结

本文利用pQCD方法计算了$B\to\gamma l\nu$衰变形式因子的下一阶次幂（NLP）修正，包括来自扭曲-4 $B$-介子波函数、光子强子结构、HQET中的$1/m_b$修正以及幂次抑制的硬核贡献。NLP贡献使主导幂次结果减少了约50%，增加了理论不确定性，并使从实验数据中提取$\lambda_B$变得更加复杂。

ABSTRACT

The leptonic radiative decay $B o γlν$ is of great importance in the determination of $B$ meson wave functions, and evaluating the form factors $ F_{V,A}$ are the essential problem on the study of this channel. We computed next-to-leading power corrections to the form factors within the framework of PQCD approach, including the power suppressed hard kernel, the contribution from a complete set of three-particle $B$ meson wave functions up to twist-4 and two-particle off light-cone wave functions, the $1/m_b$ corrections in heavy quark effective theory, and the contribution from hadronic structure of photon. In spite of large theoretical uncertainties, the overall power suppressed contributions decreases about $50\%$ of the leading power result. The $λ_B$ dependence of the integrated branching ratio is reduced after including the subleading power contributions, thus the power corrections lead to more ambiguity in the determination of $λ_B$ from $B o γlν$ decay.

研究动机与目标

• 系统评估$B\to\gamma l\nu$衰变中超越主导幂次的下一阶次幂（NLP）修正，解决现有框架中的局限性。
• 在pQCD框架中完整包含至扭曲-4的三体$B$-介子波函数及两体非轻锥波函数。
• 利用扭曲-2和扭曲-3光子LCDAs研究光子强子结构的贡献。
• 在pQCD方法中研究重夸克有效理论（HQET）中$1/m_b$修正的影响。
• 评估NLP贡献对从分支比测量中确定$\lambda_B$的影响。

提出的方法

• 在pQCD方法中采用$k_T$-因子化定理，通过部分子横向动量$k_T$来正则化端点奇点。
• 包含幂次抑制的硬核、高扭曲度$B$-介子波函数（至扭曲-4）以及HQET中的$1/m_b$修正。
• 使用两体扭曲-2和扭曲-3轻锥分布振幅（LCDAs）对光子的强子结构进行建模。
• 在下一阶次幂下进行衰变振幅的解析计算，包括主导和次主导贡献。
• 利用$k_T$-因子化框架计算形式因子$F_{V,A}(E_\gamma)$和带光子能量截断的分支比部分。
• 对积分分支比随$\lambda_B$和光子能量截断$E_{\rm cut}$的函数关系进行数值分析。

实验结果

研究问题

• RQ1 在pQCD方法中，次主导幂次修正如何影响$B\to\gamma l\nu$衰变中的形式因子$F_{V,A}$？
• RQ2 扭曲-4 $B$-介子波函数和非轻锥两体波函数对衰变振幅的定量影响是什么？
• RQ3 在该衰变道中，光子强子结构的贡献有多大？
• RQ4 HQET中的$1/m_b$修正和幂次抑制的硬核在多大程度上改变了主导幂次结果？
• RQ5 这些NLP贡献如何影响从实验分支比测量中确定$\lambda_B$？

主要发现

• 在不考虑QCD辐射修正的前提下，总体NLP贡献使衰变振幅的主导幂次结果减少了约50%。
• 高扭曲度$B$-介子波函数和光子强子结构的贡献各自使主导幂次结果抑制约20%。
• 仅幂次抑制的硬核就使主导幂次振幅减少超过10%。
• 积分分支比$\mathcal{BR}(B\to\gamma\ell\nu, E_\gamma \geq E_{\rm cut})$随$\lambda_B$减小而增加，但其变化速率相比主导幂次情形有所降低。
• 由于大且不可忽略的NLP修正，$\lambda_B$确定的理论不确定性显著增加。
• 结果表明，仅依赖主导幂次预测来从$B\to\gamma\ell\nu$衰变中提取$\lambda_B$是不够的，因为NLP效应显著且具有模糊性。