[论文解读] The two-body hadronic decays of $B_c$ meson in the perturbative QCD approach: A short review

Zhen-Jun Xiao, Xin Liu|arXiv (Cornell University)|Dec 31, 2013

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 69被引用 4

一句话总结

本文综述了微扰量子色动力学（pQCD）方法在 $B_c$ 介子两体强子衰变中的应用，重点研究了衰变至赝标量、矢量、标量、轴矢量及张量末态的衰变过程。文中给出了分支比与CP破坏 asymmetries 的理论预测，强调了非因子化准素描写与湮灭图贡献的主导作用，分支比范围为 $10^{-3}$ 至 $10^{-9}$，并强调了在无 charm 衰变中湮灭机制的重要性。

ABSTRACT

Along with the running of Large Hadron Collider (LHC) located at CERN in November 2009, a large number of data samples of $B_c$ meson have been collected and some hadronic $B_c$ decay modes have been measured by the LHC experiments. In view of the special and important roles of $B_c$ meson decays playing in the heavy flavor sector, we here give a short review on the status of two body hadronic decays $B_c o M_1 M_2$ at both experimental and theoretical aspects. For the theoretical progresses, specifically, we will show lots of theoretical studies on two body hadronic $B_c$ decays involving pseudoscalar, vector, scalar, axial-vector, even tensor meson(s) in the final states by employing the perturbative QCD (pQCD) factorization approach. We will present a general analysis about the two-body hadronic decays of the heavy $B_c$ meson and also provide some expectations for the future developments.

研究动机与目标

• 总结大型强子对撞机（LHC）上 $B_c$ 介子两体强子衰变的最新实验与理论进展。
• 利用 pQCD 因子化方法分析 $B_c \to M_1M_2$ 衰变的动力学，涉及多种介子类型（P, V, S, A, T）。
• 评估在 $B_c$ 衰变中非因子化准素与湮灭图的主导作用，尤其在无 charm 与标量/张量末态中。
• 评估来自 Gegenbauer 矩与衰变常数的理论不确定性，并提出通过分支比比值减少这些不确定性的策略。
• 提供对未来高精度测量的预期，及其在检验重夸克衰变中湮灭机制中的作用。

提出的方法

• 采用微扰量子色动力学（pQCD）因子化方法，在主导阶与主导幂次下计算衰变振幅。
• 包含所有相关费曼图：发射图、非因子化准素图与湮灭图，其中非因子化贡献通过硬散射振幅处理。
• 使用轻锥分布振幅（LCDAs）描述介子的非微扰强子结构，包括 Gegenbauer 矩。
• 通过威尔逊系数计算四夸克算符的矩阵元，以引入短距离 QCD 效应。
• 计算分支比与 CP 破坏不对称性，发现树图主导衰变中 CP 破坏不对称性为零。
• 定义分支比的比值以抑制来自输入参数（如 $f_{B_c}$ 与衰变常数）的理论不确定性。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于 pQCD 方法，$B_c$ 介子两体强子衰变至各类介末态的理论现状如何？
• RQ2 在 $B_c \to M_1M_2$ 过程中，哪些图结构——发射、准素或湮灭——主导衰变振幅？
• RQ3 分支比与 CP 破坏不对称性在不同末态中如何变化，特别是在无 charm 与标量/张量模式中？
• RQ4 Gegenbauer 矩与衰变常数中的理论不确定性在多大程度上影响 pQCD 预测的可靠性？
• RQ5 LHC 上的高精度测量在多大程度上可检验理论预测，特别是对湮灭主导模式的检验？

主要发现

• pQCD 方法预测 $B_c \to M_1M_2$ 衰变的分支比范围从 $10^{-3}$ 至 $10^{-9}$，可探测的模式在 $10^{-6}$ 或以上。
• 在许多衰变道中，非因子化准素图与湮灭图占主导地位，尤其在无 charm 与标量/张量末态中。
• 在无 charm 衰变中，仅纯湮灭图贡献，使其成为探测湮灭机制的理想体系。
• 由于缺乏强相位，树图主导衰变中的 CP 破坏不对称性为零，与 pQCD 框架一致。
• 理论不确定性主要源于 LCDAs 中的 Gegenbauer 矩以及 $f_{B_c}$ 与 $f_M$ 的不确定性；分支比的比值有助于减小这些误差。
• 湮灭主导模式为验证 pQCD 中主导幂次下湮灭振幅处理方法提供了关键测试平台。