Decays of heavy mesons: a theoretical perspective using effective field theories

Abstract

This document presents study cases of the decay and production of hadrons with $c$-quark content from the point of view of effective field theories. A theoretical review of the $D^{+}_S\rightarrow K^+K^-K^+$ and $B\rightarrow H(c\Bar{c})\;X$ decays is shown. The $D^{+}_S\rightarrow 3K$ $W$-radiation topology, also known as external $W$-emission, is introduced and visualized using Dalitz plots. The document continues with a review of non-relativistic quantum chromodynamics (NRQCD) factorization for charmonium production and its complementary computation tools, threshold expansion, and covariant projectors to finish with a fitting of the long-distance matrix elements (LDMEs) present in the inclusive decay rate of $B$ mesons into $\chi_{c}$ states, employing literature results at next to leading order (NLO) in QCD and theoretical uncertainties management. The resulting amplitude for the $D^{+}_S\rightarrow 3K$ decay coincides with the decay channel phenomenological knowledge, by the presence of the tail of $f_0(980)$ at the beginning of the phase space and the dominance of the $\phi(1020)$ resonant structures. Additionally, the model implemented has the freedom to be adjusted with future fittings. For the $B\rightarrow H(c\Bar{c})\;X$ decay is performed a fitting on the LDMEs present in $\chi_{c}$ states production using the experimental value of their branching fractions. A similar procedure is performed with the ratio of the branching fractions, however, a proper way of constraining the experimental data and handling the theoretical predictions is still needed. (Texto tomado de la fuente)

Este documento presenta casos de estudio del desintegración y producción de hadrones con contenido de quark $c$ desde el punto de vista de las teorías de campo efectivas. Se muestra una revisión teórica de las desintegraciones $D^{+}_S\rightarrow K^+K^-K^+$ y $B\rightarrow H(c\Bar{c})\;X$. Se introduce y visualiza la topología de radiación del $W$ en la desintegración $D^{+}_S\rightarrow 3K$, también conocida como topologia de emisión del $W$ externa, utilizando gráficos de Dalitz. El documento continúa con una revisión de la factorización de cromodinámica cuántica no relativista (NRQCD) para la producción de charmonia y sus herramientas de cálculo complementarias, la expansión en el umbral y los proyectores covariantes, para finalizar con un ajuste de los elementos de matriz de larga distancia (LDMEs) presentes en la tasa de desintegración inclusiva de mesones $B$ en estados $\chi_{c}$, empleando resultados de la literatura al siguiente orden perturbativo (NLO) en QCD y la estimación de incertidumbres teóricas. La amplitud resultante para $D^{+}_S\rightarrow 3K$ coincide con el conocimiento fenomenológico del canal de desintegración, por la presencia de la cola del meson $f_0(980)$ al inicio del espacio de fase y el dominio de las estructuras resonantes del meson $\phi(1020)$. Además, el modelo implementado tiene la libertad de ser ajustado con futuros datos experimentales. Para la desintegración $B\rightarrow H(c\Bar{c})\;X$ se realiza un ajuste en los LDMEs presentes en la producción de estados $\chi_{c}$ utilizando el valor experimental de sus anchos de desintegración. Se realiza un procedimiento similar con las ratas de los anchos de desintegración, sin embargo, aún se necesita una forma adecuada de restringir los datos experimentales y manejar las predicciones teóricas.