[论文解读] X(5568) as Tetraquark State with Open Flavors and its Charmed Partners

Liang Tang, Cong‐Feng Qiao|arXiv (Cornell University)|Mar 15, 2016

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用 7

一句话总结

本研究使用量子色动力学(sum rules)研究具有开放味的四价子态，构建了四个具有 $J^P = 0^+$ 量子数的 $[8_c]_{\bar{b} s} \otimes [8_c]_{\bar{d} u}$ 当事态，并在OPE展开中进行至八阶的解析计算。研究识别出两个四价子态，质量分别为 $5.57 \pm 0.15$ GeV 和 $5.58 \pm 0.15$ GeV，与D\O实验观测到的带电 $X(5568)$ 共振态一致，并预测了其粲夸克对应态的质量为 $2.54 \pm 0.13$ GeV 和 $2.55 \pm 0.13$ GeV，可在BESIII和Belle实验中探测到。

ABSTRACT

In this work, we estimate the masses of tetraquark states with four different flavors by virtue of QCD sum rules, in both $b$ and $c$ sectors. We construct four $[8_c]_{\bar{b} s} \otimes [8_c]_{\bar{d} u}$ tetraquark currents with $J^P = 0^+$, and then perform analytic calculation up to dimension eight in the Operator Product Expansion (OPE). We keep terms which are linear in the strange quark mass $m_s$, and in the end find two possible tetraquark states with masses $(5.57 \pm 0.15)$ and $(5.58 \pm 0.15)$ GeV, which are both close to the recent D{\O} observation of charged $X(5568)$. We find that their charmed-partner masses lie in $(2.54 \pm 0.13)$ and $(2.55 \pm 0.13)$ GeV, respectively and are hence accessible in experiments like BESIII and Belle.

研究动机与目标

• 使用QCD sum rules研究具有四种不同味的四价子态是否存在。
• 估算底夸克与粲夸克体系中开放味四价子态的质量。
• 识别可能解释近期观测到的5568 MeV处带电 $X(5568)$ 共振态的态。
• 预测 $X(5568)$ 态的粲夸克对应态质量，以供实验验证。

提出的方法

• 构建四个具有 $J^P = 0^+$ 量子数的 $[8_c]_{\bar{b} s} \otimes [8_c]_{\bar{d} u}$ 四价子当前。
• 在OPE展开中应用QCD sum rules，计算至八阶。
• 为提高精度，包含奇异夸克质量 $m_s$ 的线性项。
• 对相关函数进行解析计算，保留至八阶的所有相关贡献。
• 通过标准求和规则程序提取物理质量，包括谱密度和Borel变换。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否使用QCD sum rules一致地描述具有四种不同味的四价子态？
• RQ2 预测的开放味四价子态质量是否与D\O实验观测到的带电 $X(5568)$ 共振态质量一致？
• RQ3 $X(5568)$ 态的粲夸克对应态质量是多少？是否可在实验中探测？
• RQ4 $m_s$ 的线性项对这些四价子态质量估算有何影响？

主要发现

• 预测了两个四价子态，质量分别为 $(5.57 \pm 0.15)$ GeV 和 $(5.58 \pm 0.15)$ GeV，与D\O实验观测到的 $X(5568)$ 一致。
• 预测质量在Borel参数和连续态阈值变化下保持稳定，表明结果具有鲁棒性。
• 这些态的粲夸克对应态质量分别估算为 $(2.54 \pm 0.13)$ GeV 和 $(2.55 \pm 0.13)$ GeV。
• 这些粲态位于BESIII和Belle等实验的可探测能量范围内。
• 包含 $m_s$ 的线性项可提高质量估算与实验数据的一致性。