QCD Summenregeln und exklusive Zerfälle von B-Mesonen

• Applicant: Professor Dr. Alexander Khodjamirian
• Subject Area: Nuclear and Elementary Particle Physics, Quantum Mechanics, Relativity, Fields
• Term: from 2005 to 2012
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 12714178

• Final Report Year: 2011

Final Report Abstract

In den letzten Jahren haben die experimentellen Kollaborationen BABAR (Stanford, USA), Belle (Tsukuba, Japan), CLEO (Cornell, USA) und CDF (Fermilab, USA) neue Daten über den elektroschwachen Zerfällen von B und D-Mesonen, den gebundenen Zuständen der schweren b und c Quarks, erhalten. Die neuen fortgeschrittenen Experimente am Large Hadron Collider (LHC) haben gerade begonnen. Das Hauptziel dieser Experimente ist eine genaue Rekonstruktion der fundamentalen Cabibbo-Kobayashi-Maskawa (CKM) Matrix der Quark-Übergänge im Standardmodell der Teilchenphysik. Darüber hinaus ermöglichen diese experimentellen Daten die Existenz neuer Teilchen und Kräfte jenseits des Standardmodells festzustellen oder zumindest einzuschränken. Die Analyse von B- oder D-Mesonen und deren Zerfällen ist unumgänglich ohne zuverlässige und präzise theoretische Vorhersagen über die starke (Quark-Gluon) Wechselwirkung innerhalb der Hadronen. Für B- und D-Zerfälle in einen bestimmten Endzustand mit Leptonen und höchstens einem Hadron (leptonischen und semileptonischen Zerfällen) reduziert sich dieses Problem auf die Berechnung der Matrixelemente von lokalen Quarkoperatoren (Zerfallskonstanten und Formfaktoren) im Rahmen der zugrundeliegende Quantenfeldtheorie der starken Wechselwirkung, Quantenchromodynamik (QCD). Die größte Herausforderung dieser Berechnung ist die Tatsache, dass die Quark-Gluon Wechselwirkung bei großen Entfernungen stattfindet, wo keine Störungstheorie verfügbar ist. Neben Anwendung der numerischen Simulation von QCD auf dem Gitter sind die Zerfallskonstanten und Formfaktoren schwerer Hadronen auch mit der analytischen Methode der QCD Summenregeln und Lichtkegel-Summenregeln zugänglich. Diese Methode wurde im Projekt mit zwei Hauptzielen verwendet: erstens, bessere Genauigkeit in bestimmten QCD Summenregeln zu erreichen und, zweitens, den Anwendbarkeitsbereich der Lichtkegelentwicklung mit universellen Eingabeparametern zu erweitern. Im Rahmen des Projektes wurden neue theoretische Vorhersagen für B → π, B → D (∗) und D → π, K Formfaktoren und für fD und fDs Zerfallskonstanten gewonnen, die für die Bestimmung von fundamentalen CKM Matrixelementen notwendig sind. Zudem wurde eine neue Methode entwickelt, um die langreichweitigen Effekte in B → K (∗) ℓ + ℓ− Zerfälle abzuschätzen.

Publications

• “Light-cone sum rules for B → π form factors revisited”. JHEP 0804 (2008) 014
  G. Duplancic, A. Khodjamirian, T. Mannel, B. Melic and N. Offen
  
• “Towards NNLO Accuracy in the QCD Sum Rule for the Kaon Distribution Amplitude”. Phys. Lett. B 661 (2008) 250
  K. G. Chetyrkin, A. Khodjamirian and A. A. Pivovarov
  
• Upper bounds on fD and fDs from two-point correlation function in QCD. Phys. Rev. D79 (2009) 031503
  A. Khodjamirian
  
• “B → D (∗) Form Factors from QCD Light-Cone Sum Rules”. Eur. Phys. J. C 60 (2009) 603
  S. Faller, A. Khodjamirian, C. Klein and T. Mannel
  
• “Semileptonic charm decays D → πlνl and D → Klνl from QCD Light- Cone Sum Rules”. Phys. Rev. D80 (2009) 114005
  A. Khodjamirian, C. Klein, T. Mannel and N. Offen
  
• “Charm-loop effect in B → K (∗) ℓ+ ℓ− and B → K ∗ γ”. JHEP 1009 (2010) 089
  A. Khodjamirian, T. Mannel, A. A. Pivovarov and Y. M. Wang
  
• “B → πℓνl Width and |Vub | from QCD Light-Cone Sum Rules”. Phys. Rev. D83 (2011) 094031
  A. Khodjamirian, T. Mannel, N. Offen, Y. -M. Wang