[论文解读] The $1D$, $2D$ $\Xi_{b}$ and $\Lambda_{b}$ baryons

Guo-Liang Yu, Wang, Zhi-Gang+1 more|arXiv (Cornell University)|Sep 5, 2021

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用 1

一句话总结

本研究采用QCD求和规则研究Ξb和Λb重子的1D与2D激发态，为轨道激发模式(Lρ, Lλ) = (0,2)、(2,0)和(1,1)构建了三种类型的插值流。研究将Λb(6146)、Λb(6152)、Ξb(6327)和Ξb(6333)识别为具有量子数(0,2)和自旋宇称3/2⁺与5/2⁺的1D重子，预测了未观测到的D波底重子的质量和极点残差。

ABSTRACT

Recently, scientists have made great progresses in experiments in searching for the excited states of $\Xi_{b}$ and $\Lambda_{b}$ baryons such as the $\Lambda_{b}(6072)$, $\Lambda_{b}(6146)$, $\Lambda_{b}(6152)$, $\Xi_{b}(6227)$, $\Xi_{b}(6100)$, $\Xi_{b}(6327)$ and $\Xi_{b}(6333)$. Stimulated by these progresses, we give a systematical analysis about the $1D$ and $2D$ states of $\Xi_{b}$ and $\Lambda_{b}$ baryons with the method of QCD sum rules. By constructing three types of interpolating currents, we calculate the masses and pole residues of these heavy baryons with different excitation modes $(L_{ ho},L_{\lambda})=(0,2)$, $(2,0)$ and $(1,1)$. As a result, we decode the inner structures of $\Lambda_{b}(6146)$, $\Lambda_{b}(6152)$, $\Xi_{b}(6327)$ and $\Xi_{b}(6333)$, and favor assigning these states as the $1D$ baryons with the quantum numbers $(L_{ ho},L_{\lambda})=(0,2)$ and $\frac{3}{2}^{+}$, $\frac{5}{2}^{+}$, $\frac{3}{2}^{+}$ and $\frac{5}{2}^{+}$, respectively. In addition, the predictions about the masses and pole residues of the other $1D$ and $2D$ states of $\Xi_{b}$ and $\Lambda_{b}$ baryons in this paper are helpful in studying the D-wave bottom baryons in experiments in the future.

研究动机与目标

• 使用理论方法确定新观测到的激发底重子Λb(6146)、Λb(6152)、Ξb(6327)和Ξb(6333)的内部结构。
• 系统分析Ξb和Λb重子在不同轨道激发模式(Lρ, Lλ) = (0,2)、(2,0)和(1,1)下的1D和2D态。
• 预测未观测到的1D和2D Ξb和Λb重子的质量和极点残差，以供未来实验验证。
• 利用QCD求和规则确认观测态的量子数和激发模式的分配。

提出的方法

• 基于二夸克-夸克模型，为D波底重子构建三种类型的插值流，区分ρ模式（轻夸克对）和λ模式（二夸克–b夸克）的轨道激发。
• 通过算符乘积展开（OPE）从两点半点相关函数推导QCD求和规则，将强子谱密度与QCD参数关联。
• 在QCD和物理表示中评估相关函数，通过匹配相同幂次的动量变量s的系数，推导出求和规则。
• 使用夸克质量、胶子凝聚和夸克-胶子凝聚等输入参数进行数值分析，应用Borel变换以抑制高激发态和连续态贡献。
• 应用Borel窗口准则以确保求和规则结果的稳定性，并提取可靠的质量和极点残差。
• 利用谱密度与极点残差之间的关系，确定重子态的质量和耦合强度。

实验结果

研究问题

• RQ1 观测到的Λb(6146)、Λb(6152)、Ξb(6327)和Ξb(6333)态的量子数和激发模式是什么？
• RQ2 QCD求和规则方法能否一致地将观测态分配给1D激发模式(Lρ, Lλ) = (0,2)？
• RQ3 具有(Lρ, Lλ) = (2,0)、(0,2)和(1,1)激发模式的1D和2D Ξb和Λb重子的预测质量与极点残差是多少？
• RQ4 不同的激发模式(0,2)、(2,0)和(1,1)如何影响谱密度和求和规则预测？
• RQ5 对未观测到的D波重子质量与残差的理论预测在多大程度上支持未来的实验搜索？

主要发现

• Λb(6146)和Λb(6152)态被识别为具有量子数(Lρ, Lλ) = (0,2)和自旋宇称3/2⁺与5/2⁺的1D重子。
• 基于谱密度分析，Ξb(6327)和Ξb(6333)态被分配给1D激发模式(0,2)，其JP分别为3/2⁺和5/2⁺。
• JP = 5/2⁺的1D Ξb(0,2)态的预测质量为6327.28 MeV，与LHCb对Ξb(6327)的测量结果一致。
• JP = 3/2⁺的1D Ξb(0,2)态的预测质量为6332.69 MeV，与LHCb对Ξb(6333)的观测结果匹配。
• 1D态的极点残差已计算，Ξb(6327)为0.028 GeV³，Ξb(6333)为0.025 GeV³，表明与当前的强耦合。
• 本研究提供了未观测到的1D和2D Ξb和Λb重子的质量与极点残差预测，质量范围从约6150 MeV到6350 MeV，具体取决于激发模式和量子数。