Polarization effects in radiative decay of a polarized τ lepton

Journal of Experimental and Theoretical Physics - Tập 120 - Trang 226-245 - 2015
G. I. Gakh1,2, M. I. Konchatnij1, A. Yu. Korchin1,2, N. P. Merenkov1,2
1NSC “Kharkov Institute of Physics and Technology”, Kharkov, Ukraine
2Karazin Kharkiv National University, Kharkov, Ukraine

Tóm tắt

The polarization effects in the one-meson radiative decay of a polarized τ lepton, τ → π−γντ, are investigated. The inner bremsstrahlung and structural amplitudes are taken into account. The asymmetry of the differential decay width caused by the τ-lepton polarization and the Stokes parameters of the emitted photon itself are calculated depending on the polarization of the decaying τ lepton. These physical quantities are estimated numerically for an arbitrary direction of the τ lepton polarization 3-vector in the rest frame. The vector and axial-vector form factors describing the structure-dependent part of the decay amplitude are determined using the chiral effective theory with resonances (RχT).

Tài liệu tham khảo

A. Pich, Prog. Part. Nucl. Phys. 75, 41 (2014); arXiv:hep-ph/1310.7922. M. Zobov, Part. Nucl. 42, 1480 (2011). K. Inami, Nucl. Phys. B, Proc. Suppl. 181–182, 295 (2008). E. Levichev, Part. Nucl. Lett. 5, 554 (2008). K. Oide, Prog. Theor. Phys. 122, 69 (2009). J. H. Kim and L. Resnick, Phys. Rev. D: Part. Fields 21, 1330 (1980). S. Banerjee, Phys. Rev. D: Part. Fields 34, 2080 (1986). R. Decker and M. Finkemeier, Phys. Rev. D: Part. Fields 48, 4203 (1993). N. K. Pak, M. P. Rekalo, and T. Yilmaz, Ann. Phys. 241, 447 (1995). J. Beringer, J.-F. Arguin, R. M. Barnett, K. Copic, O. Dahl, D. E. Groom, C.-J. Lin, J. Lys, L. Murayama, C. G. Wohl, W.-M. Yao, P. A. Zyla, C. Amsler, M. Antonelli, D. M. Asner, L. Baer, L. R. Band, T. Basaglia, C. W. Bauer, J. J. Beatty, V. I. Belousov, E. Bergren, G. Bernardi, W. Bertl, S. Bethke, L. Bichsel, O. Biebel, E. Blucher, S. Blusk, G. Brooijmans, O. Buchmueller, R. N. Cahn, M. Carena, A. Ceccucci, D. Chakraborty, M.-C. Chen, R. S. Chivukula, G. Cowan, G. D’Ambrosio, T. Damour, D. de Florian, A. de Gouvéa, T. DeGrand, P. de Jong, G. Dissertori, B. Dobrescu, M. Doser, M. Drees, D. A. Edwards, S. Eidelman, J. Erler, V. V. Ezhela, W. Fetscher, B. D. Fields, B. Foster, T. K. Gaisser, L. Garren, L.-J. Gerber, G. Gerbier, T. Gherghetta, S. Golwala, M. Goodman, C. Grab, A. V. Gritsan, J.-F. Grivaz, M. Grünewald, A. Gurtu, T. Gutsche, L. E. Laber, K. Lagiwara, C. Lagmann, C. Lanhart, S. Lashimoto, K. G. Layes, M. Leffner, B. Leltsley, J. J. Lernández-Rey, K. Likasa, A. Löcker, J. Lolder, A. Loltkamp, J. Luston, J. D. Jackson, K. F. Johnson, T. Junk, D. Karlen, D. Kirkby, S. R. Klein, E. Klempt, R. V. Kowalewski, F. Krauss, M. Kreps, B. Krusche, Yu. V. Kuyanov, Y. Kwon, O. Lahav, J. Laiho, P. Langacker, A. Liddle, Z. Ligeti, T. M. Liss, L. Littenberg, K. S. Lugovsky, S. B. Lugovsky, T. Mannel, A. V. Manohar, W. J. Marciano, A. D. Martin, A. Masoni, J. Matthews, D. Milstead, R. Miquel, K. Mönig, F. Moortgat, K. Nakamura, M. Narain, P. Nason, S. Navas, M. Neubert, P. Nevski, Y. Nir, K. A. Olive, L. Pape, J. Parsons, C. Patrignani, J. A. Peacock, S. T. Petcov, A. Piepke, A. Pomarol, G. Punzi, A. Quadt, S. Raby, G. Raffelt, B. N. Ratcliff, P. Richardson, S. Roesler, S. Rolli, A. Romaniouk, L. J. Rosenberg, J. L. Rosner, C. T. Sachrajda, Y. Sakai, G. P. Salam, S. Sarkar, F. Sauli, O. Schneider, K. Scholberg, D. Scott, W. G. Seligman, M. L. Shaevitz, S. R. Sharpe, M. Silari, T. Sjöstrand, P. Skands, J. G. Smith, G. F. Smoot, S. Spanier, L. Spieler, A. Stahl, T. Stanev, S. L. Stone, T. Sumiyoshi, M. J. Syphers, F. Takahashi, M. Tanabashi, J. Terning, M. Titov, N. P. Tkachenko, N. A. Törnqvist, D. Tovey, G. Valencia, K. van Bibber, G. Venanzoni, M. G. Vincter, P. Vogel, A. Vogt, W. Walkowiak, C. W. Walter, D. R. Ward, T. Watari, G. Weiglein, E. J. Weinberg, L. R. Wiencke, L. Wolfenstein, J. Womersley, C. L. Woody, R. L. Workman, A. Yamamoto, G. P. Zeller, O. V. Zenin, J. Zhang, R.-Y. Zhu, G. Larper, V. S. Lugovsky, and P. Schaffner [Particle Data Group], Phys. Rev. D: Part., Fields, Gravitation, Cosmol. 86, 010001 (2012). C. Q. Geng and C. C. Lih, Phys. Rev. D: Part. Fields 68, 093001 (2003). Zhi-Hui Guo and P. Roig, Phys. Rev. D: Part., Fields, Gravitation, Cosmol. 82, 113016 (2010). P. Roig, A. Guevara, and G. L. Castro, Phys. Rev. D: Part., Fields, Gravitation, Cosmol. 88, 033007 (2013); P. Roig, arXiv:hep-ph/1401.4219. A. Guevara, arXiv:hep-ph/1401.6411. S. Egli, R. Engfer, Ch. Grab, E. A. Hermes, N. Kraus, H. S. Pruys, A. Van Der Schaaf, R. Eichler, T. Kozlowski, C. Niebuhr, H. K. Walter, W. Bertl, N. Lordong, D. Vermeulen, U. Bellgardt, and G. Otter [SINDRUM Collab.], Phys. Lett. B 222(3–4), 533 (1989). V. A. Baranov, J. Vanko, A. A. Glazov, P. G. Evtukhovich, F. E. Zyazyulya, I. V. Kisel’. A. S. Korenchenko, S. M. Korenchenko, N. P. Kravchuk, N. A. Kuchinskii, D. A. Mzhaviya, A. S. Moiseenko, K. G. Nekrasov, P. Povinets, J. Sarka, V. S. Smirnov, A. I. Filippov, A. P. Firsov, N. V. Khomutov, Z. V. Tsamalaidze, N. N. Chernyavskii, and S. I. Yakovlev, Sov. J. Nucl. Phys. 55, 1644 (1992). G. Ecker, J. Gasser, A. Pich, and E. de Rafael, Nucl. Phys. B 321, 311 (1989). G. Ecker, J. Gasser, H. Leutwyler, A. Pich, and E. de Rafael, Phys. Lett. B 223, 425 (1989). V. Cirigliano, G. Ecker, M. Eidemüller, R. Kaiser, A. Pich, and J. Portolés, Nucl. Phys. B 753, 139 (2006). I. Rosell, PhD Thesis (IFIC, Departament de Fízica Teòrica; I. Rosell, arXiv:hep-ph/0701248. J. Portolés, AIP Conf. Proc. 1322, 178 (2010). S. Dubinsky, A. Korchin, N. Merenkov, G. Pancheri, and O. Shekhovtsova, Eur. Phys. J. C 40, 41 (2005); S. Eidelman, S. Ivashyn, A. Korchin, G. Pancheri, and O. Shekhovtsova, Eur. Phys. J. C 69, 103 (2010). S. A. Ivashyn and A. Yu. Korchin, Eur. Phys. J. C 54, 89 (2008). H. Czyż, S. Ivashyn, A. Korchin, and O. Shekhovtsova, Phys. Rev. D: Part., Fields, Gravitation, Cosmol. 85, 094010 (2012); K. Kampf and J. Novotny, Phys. Rev. D: Part., Fields, Gravitation, Cosmol. 84, 014036 (2011); P. Roig, A. Guevvara, and G. L. Castro, Phys. Rev. D: Part., Fields, Gravitation, Cosmol. 89, 073016 (2014); I. M. Nugent, T. Predzinski, P. Roig, O. Shekhovtsova, and Z. Was, Phys. Rev. D: Part., Fields, Gravitation, Cosmol. 88, 093012 (2013). M. P. Rekalo, Acta Phys. Pol., B 17, 391 (1986); E. Gabrielli and L. Trentadue, Nucl. Phys. B 792, 48 (2008). N. Cabibbo, Phys. Rev. Lett. 10, 531 (1963); M. Kobayashi and T. Maskawa, Prog. Theor. Phys. 49, 652 (1973). A. Lusiani, Talk at the 9th Franco-Italian Meeting on B Physics, February, LAPP, Annecy-le-Vieux, France, February 18–19, 2013. A. Blinov, A. Bogomyagkov, A. Bondar, V. Kiselev, I. Koop, G. Kurkin, E Levichev, P. Logachev, S. Nikitin, I. Okunev, V. M. Petrov, P. Piminov, Yu. Pupkov, D. Shatilov, S. Sinyatkin, V. Smaluk, A. Skrinsky, and P. Vobly, ICFA Beam Dyn. Newslett. 48, 268 (2009). L. D. Landau and E. M. Lifshitz, Course of Theoretical Physics, Vol. 4: V. B. Berestetskii, E. M. Lifshitz, and L. P. Pitaevskii, Quantum Electrodynamics (Nauka, Moscow, 1989; Pergamon, Oxford, 1994), p. 291. C. Q. Geng, I-Lin Ho, and T. H. Wu, Nucl. Phys. B 684, 281 (2004). R. Unterdorfer and H. Pichl, Eur. Phys. J. C 55, 273 (2008). J. H. Kuhn and A. Santamaria, Z. Phys. C 48, 445 (1990); G. Ecker and R. Unterdorfer, Nucl. Phys., Proc. Suppl. 121, 175 (2003). G. Ecker, A. Pich, and E. de Rafael, Phys. Lett. B 237, 481 (1990). G. P. Lepage and S. J. Brodsky, Phys. Lett. B 87, 359 (1979); S. J. Brodsky and G. P. Lepage, Phys. Rev. D: Part. Fields 24, 1808 (1981). N. K. Pak, M. P. Rekalo, and T. Yilmaz, Ann. Phys. 241, 416 (1995). R. Brown, D. Sahdev, and K. Mikaelan, Phys. Rev. D: Part. Fields 20, 1164 (1979); S. J. Brodsky and R. W. Brown, Phys. Rev. Lett. 49, 966 (1982). D. Gomez Dumm, A. Pich, and J. Portolés, Phys. Rev. D: Part., Fields, Gravitation, Cosmol. 69, 073002 (2004). P. D. Ruiz-Femenia, A. Pich, and J. Portolés, J. High Energy Phys. 07, 003 (2003). J. Wess and B. Zumino, Phys. Lett. B 37, 95 (1971); E. Witten, Nucl. Phys. B 223, 422 (1983).