[论文解读] The electromagnetic form factors of $\Lambda$ hyperon in $e^+e^- ightarrow \bar\Lambda\Lambda$

Yongliang Yang, Zhun Lü|arXiv (Cornell University)|Dec 18, 2017

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions参考文献 40被引用 4

一句话总结

该论文基于夸克计数规则和电荷形式因子的抑制机制，提出了一种两参数的pQCD启发式参数化方法，用于描述Λ超子在类时区域的电磁形式因子（GE 和 GM）。该模型成功拟合了BaBar、DM2和BESIII实验在有效形式因子和截面数据上的结果，仅在阈值附近存在偏差，并预测了在√s = 2.6 GeV时的自旋极化可观测量Axx、Ayy和Azz。

ABSTRACT

We study the electromagnetic form factors of $\Lambda$ hyperon in the timelike region using the recent experimental data in the exclusive production of $\bar{\Lambda} \Lambda$ pair in electron-position annihilation. We present a pQCD inspired parametrization of $G_E(s)$ and $G_M(s)$ with only two parameters, and we consider a suppression mechanism of the electric form factor $G_E(s)$ compared to the magnetic form factor $G_M(s)$. The parameters are determined through fitting our parametrization to the effective form factor data in the reaction $e^+e^- ightarrow \bar\Lambda\Lambda$. Except the threshold region, our parametrization can reproduce satisfactorily the known behavior of the existing data from the BarBar, DM2 and BESIII Collaborations. We also predict the double spin polarization observables $A_{xx}$, $A_{yy}$ and $A_{zz}$ in $e^+e^- ightarrow \bar\Lambda\Lambda$.

研究动机与目标

• 开发Λ超子在类时区域电磁形式因子（GE 和 GM）的唯象参数化方法。
• 描述BaBar、DM2和BESIII实验测得的e+e−→Λ̄Λ截面和有效形式因子数据。
• 引入GE相对于GM的抑制机制，其动机源于QCD和中性等离子体屏蔽效应。
• 预测未来实验可验证的Λ对产生过程中双自旋极化可观测量Axx、Ayy和Azz。

提出的方法

• 提出两参数参数化：|GM(s)| = AΛ / [τ² + δΛ ln²(s/Λ²QCD)] 和 |GE(s)| = τ⁻¹|GM(s)|，其中 τ = s/(4M²)。
• 利用pQCD中的夸克计数规则，解释形式因子在类时区域的幂律行为。
• 通过引入τ⁻¹抑制因子，描述中性等离子体中电荷屏蔽效应，与先前的核子形式因子模型一致。
• 将模型拟合至BaBar、DM2和BESIII实验测得的有效形式因子|Geff(s)|数据，排除近阈值区域。
• 利用包含|GM|²和|GE|²的微分截面公式，计算Born截面。
• 基于自旋密度矩阵的角依赖关系公式，计算双自旋极化可观测量Axx、Ayy和Azz。

实验结果

研究问题

• RQ1 两参数的pQCD启发式参数化能否准确描述Λ超子在类时区域的电磁形式因子？
• RQ2 GE相对于GM的抑制如何影响e+e−→Λ̄Λ截面和有效形式因子的描述？
• RQ3 该模型在s值达到3.08 GeV的范围内，对BaBar、DM2和BESIII实验数据的重现程度如何？
• RQ4 在√s = 2.6 GeV时，Λ对产生过程中可观测量Axx、Ayy和Azz的预测值是多少？
• RQ5 模型参数AΛ和δΛ如何与Λ超子的内部夸克结构及QCD动力学相关联？

主要发现

• 该模型在广泛√s范围内对BaBar、DM2和BESIII实验测得的有效形式因子数据实现了良好拟合，仅在Λ̄Λ阈值附近存在偏差。
• 拟合参数为AΛ = 3.781 和 δΛ = 1.362，表明其对应于核子中最小两胶子交换之外的修正胶子交换计数。
• 比值|GE/GM|随s增加而减小，与τ⁻¹抑制因子一致，并与BaBar在√s = 2.6 GeV时的数据相符。
• 在√s = 2.6 GeV时，预测的自旋可观测量Axx和Azz为正值，而Ayy为负值，且具有不同的角依赖性。
• 该模型对Axx、Ayy和Azz的预测对形式因子假设敏感，为未来实验提供了可检验的特征信号。
• 该参数化满足归一化条件：在运动学阈值处|GE(4M²Λ)/GM(4M²Λ)| = 1。