Bistua: Revista de la Facultad de Ciencias Básicas ISSN: Universidad de Pamplona Colombia

Transcripción

1 Bistua: Revista de la Facultad de Ciencias Básicas ISSN: Universidad de Pamplona Colombia Mendoza S., Jairo A.; Galvis J, Nelson A; Gualdron S., Luis A. ESTUDIO DEL DECAIMIENTO NO LEPTONICO DEL MESON B EN PSEUDOESCALAR- PSEUDOESCALAR Bistua: Revista de la Facultad de Ciencias Básicas, vol. 8, núm. 2, 2010 Universidad de Pamplona Pamplona, Colombia Disponible en: Cómo citar el artículo Número completo Más información del artículo Página de la revista en redalyc.org Sistema de Información Científica Red de Revistas Científicas de América Latina, el Caribe, España y Portugal Proyecto académico sin fines de lucro, desarrollado bajo la iniciativa de acceso abierto

2 Revista Bistua Facultad de Ciencias Basicas Universidad de Pamplona Pamplona-Colombia Vol 8 (2),2010 ESTUDIO DEL DECAIMIENTO NO LEPTONICO DEL MESON B EN PSEUDOESCALAR- PSEUDOESCALAR Jairo A. Mendoza S., Nelson A Galvis J, Luis A. Gualdron S. Dpto de Física - Geología, Grupo de investigación INTEGRAR Universidad de Pamplona, Pamplona, Norte de Santander, Colombia RESUMEN En el presente trabajo presentamos el decaimiento no leptónico de mesón B, nos hemos limitado a los canales cuyo análisis y medida de sus descomposiciones hadronicas nos permiten comprender los efectos de las interacciones electrodébiles (QED) y fuertes (QCD). Mediante el uso del método de Factorización primaria, se calcularon los elementos de la matriz hadronica que introducen el decaimiento en dos mesones livianos de alta energía ( ) que son expresados en términos de factores de forma y constantes de decaimiento. Se calcularon y compararon las fracciones de decaimiento del mesón B usando este método respecto de los resultados publicados por los grupos experimentalistas CLEO, BELLE y BABAR. Palabras claves: fracciones de decaimiento, factores de forma, constantes de decaimiento. ABSTRACT Presently work presents the branching ratios of non-leptonic two-body decays of B mesons, we have limited ourselves to the channels whose analysis and measure of their decompositions hadronicas allow us to understand the effects of the interactions electrodébiles (QED) and strong (QCD). Within the framework of naive factorization, the hadronic matrix element were calculated, that introduce the decays in two slight mesons of high energy ( ) that are expressed in terms of form factors and constant of decays. They were calculated comparing the results with the results published by good agreements with the recent experimental data CLEO, BELLE and BABAR. Keywords: branching ratios, form factors, constant of decays * Para citar este articulo: Mendoza S JA, Galvis J NA, Gualdron S LA Estudio del decaimiento no leptonico del meson B en pseudoescalar-pseudoescalar. Bistua 2010;8(2):- +Autor para el envio de correspondencia y la solicitud de separatas: Dpto de Física - Geología, Grupo de investigación INTEGRAR Universidad de Pamplona, Pamplona, Norte de Santander, Colombia jairoam@unipamplona.edu.co I. INTRODUCCIÓN El estudio del decaimiento del mesón B es una fuente para la comprender de violación CP y la física del sabor. El interés en este campo es reforzado por los futuros experimentos que probaran con mayor precisión los aspectos cruciales de las propiedades del decaimiento de este mesón. Un gran número de canales de decaimiento del mesón

3 B, se presentan en los modos no leptónicos de dos cuerpos como (B, K) que es nuestro caso, abriendo un particular campo de investigaciones fenomenológicas [1]; Además la medición de estos procesos contribuirá a precisar los valores de los parámetros de la matriz CKM (Cabibbo-Kobayashi-Maskawa). II. HAMILTONIANO EFECTIVO Para analizar el decaimiento no leptónico del mesón B el punto de partida para cualquier fenomenología de los decaimientos débiles de hadrones es el Hamiltoniano efectivo [2], el cual es una herramienta fundamental en el cálculo de las amplitudes no-leptónicas, ya que incorpora algunos efectos QCD de largo alcance en los elementos de la matriz hadrónica del operador de cuatro fermiones (quark) el cual tiene la siguiente estructura: (1) Los operadores O i forjan el campo de quark y leptones en los decaimientos hadrónicos no leptónicos y se describen en el siguiente orden [3]: Los operadores O 1 y O 2 hacen referencia a los diagramas orden árbol, Los operadores O 3 O 6 son los operadores QCD pingüinos, Los operadores O 7 O 10 son los operadores pingüino electrodébiles, (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) Donde G F es la constante de Fermi, O i son los operadores de cuatro fermiones que gobiernan el decaimiento, ellos forjan el campo de quark y leptones, V qq V* qq son los términos de la matriz CKM, los cuales son relevantes en el decaimiento del proceso a analizar, C i son los coeficientes de Wilson, los cuales evolucionan con la energía desde μ M W a μ m b, ellos describen la energía con la cual un operador incorpora los efectos de las interacciones fuertes en el Hamiltoniano, estos coeficientes pueden ser considerados como constantes de acoplamiento asociadas estos vértices efectivos. III AMPLITUDES Las amplitudes obtenidas usando la factorización Naive nos permite expresar los elementos de matriz hadrónica del operador de cuatro fermiones como un producto de factores de forma y constantes de decaimiento para cada uno de los procesos estudiados: (11)

4 (12) (13) (14) (15) (16) En las expresiones de las amplitudes de cada proceso se observa que de acuerdo con el modelo de factorización los coeficientes de Wilson más relevantes son a 1, a 4, a 6, a 8 y a 10, y en este trabajo los coeficientes que se utilizan son los de Chen, que son los más adecuados de acuerdo con la literatura existente [4]. IV FRACCIONES DE DECAIMIENTO En la tabla I se muestran las fracciones de decaimiento de los procesos B, K utilizando las amplitudes obtenidas mediante el proceso de factorización Naive, las cuales se comparan con los datos experimentales [5]. Como se puede observar en ella las fracciones de decaimiento teóricas coinciden con los valores experimentales y se puede ver igualmente que sus valores dependen del valor que toma el factor de forma F B involucrado en estos procesos [6], que comparando con la fenomenología existente el valor del factor de forma promedio que ajusta a la fracciones de decaimiento obtenida para los procesos (B) mediante la factorización Naive es aproximadamente F B = 0,247, que respecto del valor experimental dado es del orden [5], es un buen valor estimado para este factor de forma. Contrario a lo anterior podemos observar el valor del factor de forma promedio que ajusta a la fracciones de decaimiento obtenida para los procesos B K es aproximadamente F B = 0,196, que respecto del valor experimental no presenta una buena. Tabla I. Comparación de las fracciones decaimiento para los procesos (B, K ) en unidades de 10-6 (17) DECAIMIENTO CLEO BELLE BABAR PROMEDIO NFA F B PROM CANAL

5 PROM CANAL CONCLUSIONES En este trabajo se calcularon las fracciones de decaimiento en los proceso no-leptonicos del mesón B en mesones Pseudoescalares en el estado final, usando el modelo de factorización Naive y las principales conclusiones son: La factorización Naive provee un orden correcto en la magnitud de las fracciones de decaimiento, sin embargo no puede predecir las asimetrías directas CP correctamente debido a que no tiene en cuenta interacciones finales [6], a diferencia de los métodos QCD perturbativo (PQCD), la QCD factorización (QCDF) que pretenden incluir estas interacciones. Al comparar nuestros resultados con la literatura existente [7] se observa que en la mayoría de ellos los parámetros de entrada como las masas de los quark, de los mesones, factores de forma y las constantes de decaimiento varían, esto hace que nuestros cálculos presenten ciertas diferencias. Las nuevas evidencias de las fabricas de mesones B para B 0 0, K 0 0 muestran grandes incongruencias en las fracciones de decaimiento con las predicciones basadas en este esquema, por lo tanto al calcular el factor de forma promedio F B de estos procesos no se tienen en cuenta para disminuir el margen de error del cálculo de este [8]. El estudio de los procesos del decaimiento del mesón B en B, K son de gran interés debido a la presencia de interferencias que se presentan en las amplitudes a orden árbol y pingüino en estos procesos. Después de realizar los cálculos se observa que los procesos BK son dominados por las contribuciones fuertes del pingüino con contribuciones subdominantes de orden árbol y pingüinos electrodébiles, mientras que los procesos B son dominados por las contribuciones a orden árbol y los efectos de orden mayor son muy pequeños. Con estos cálculos podremos hallar las asimetrías de CP directa en estos canales en un próximo trabajo. Las definiciones tomadas en las ecuaciones (12-18) son. APENDICES REFERENCIAS [1] M. Beneke, G. Buchalla, M. Neubert and C.T. Sachrajdad. QCD Factorization in B, K Decays and Extraction of Wolfenstein Parameters, [arxiv.org/abs/hep-ph/ v1].

6 [2] G. Buchala, A.J. Buras y M.E. Lautenbacher, Rev. Mod. Phys. 68 (1996) [hepph/ ]. N. Cabibbo, Unitary Symmetry and Leptonic decays, Phys. Rev. Lett 10, 531 (1963) [3] A.Deandrea, N.Di Bartolomeo, R.Gatto and G.Nardulli, preprint UGVA-DPT A. Ali, G. Kramer y C.D. Lu, Phys. Rev. D 58 (1998) [arxiv:hep-ph/ ] [4] Y.-H. Chen, H.-Y. Cheng, and K.-C. Yang, Phys Rev D 60, (1999). [hepph/ ]. Yaw-Hwang,Chen Hai-Yang, Cheng, B. Tseng, Kwei-Chou Yang, Charmless Hadronic Twobody Decays of B u and B d Mesons,[hep-ph/ v2, 3 jul de 1999] [5] Averages of b-hadron and c-hadron Properties at the End of 2007 Heavy Flavor Averaging Group (HFAG), [ 14 Mar 2009] [6] Xinqiang Li, Yadong Yang, Revisiting B, K Decays in QCD Factorization Approach. [ febr 2 de Xinqiang Li, Yadong Y ang1. Revisiting B, K Decays in QCD Factorization Approach. [ 11 Oct 2005] [7] S. Eidelman et al. [Particle Data Group Collaboration], Phys. Lett. B 592, 1 (2004) S. Narison,[arXiv:hep-ph/ ]. H. Leutwyler, Nucl. Phys. Proc. Suppl. 94, 108 (2001) [arxiv:hep-ph/ ]. G. Amoros, J. Bijnens and P. Talavera, Nucl. Phys. B (2001) [arxiv:hep-ph/ ] G.P. Lepage and S.J. Brodsky, Phys. Rev. D22, 2157 (1980). D. Fakirov and B. Stech, Nucl. Phys. B 133, 315 (1978). N. Cabibbo and L. Maiani, Phys. Lett. B 73, 418 (1978) [Erratum-ibid. B 76, 663 (1978)]. [8] O. Leitner, X.-H. Guo, A.W. Thomas. Direct CP Violation, Branching Ratios and Form Factors B, K in B Decays [arxiv.org/abs/hep-ph/ v3] Hai-Yang Cheng, Chun-Khiang Chua and Kwei-Chou Yang. Charmless hadronic B decays involving scalar mesons: Implications to the nature of light scalar mesons [arxiv.org/abs/hepph/ v3]