Testing the W -exchange mechanism with two-body baryonic B decays

Abstract

A bstract The role of W -exchange diagrams in baryonic B decays is poorly understood, and often taken as insignificant and neglected. We show that charmful two-body baryonic $$ B\to {\mathbf{B}}_c\overline{\mathbf{B}}^{\prime } $$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:mi>c</mml:mi> </mml:msub> <mml:mover> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:mo>¯</mml:mo> </mml:mover> <mml:mo>′</mml:mo> </mml:math> decays provide a good test-bed for the study of the W -exchange topology, whose contribution is found to be non-negligible; here B c is an anti-triplet or a sextet charmed baryon, and $$ \overline{\mathbf{B}}^{\prime } $$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mover> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:mo>¯</mml:mo> </mml:mover> <mml:mo>′</mml:mo> </mml:math> an octet charmless (anti-)baryon. In particular, we calculate that $$ \mathrm{\mathcal{B}}\left({\overline{B}}^0\to {\Sigma}_c^{+}\overline{p}\right)=\left({2.9}_{-0.9}^{+0.8}\right)\times {10}^{-6} $$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mi>ℬ</mml:mi> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:msup> <mml:mover> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:mo>¯</mml:mo> </mml:mover> <mml:mn>0</mml:mn> </mml:msup> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:msubsup> <mml:mi>Σ</mml:mi> <mml:mi>c</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msubsup> <mml:mover> <mml:mi>p</mml:mi> <mml:mo>¯</mml:mo> </mml:mover> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mfenced> <mml:msubsup> <mml:mn>2.9</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>0.9</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>0.8</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mfenced> <mml:mo>×</mml:mo> <mml:msup> <mml:mn>10</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>6</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:math> in good agreement with the experimental upper bound. Its cousin $$ {\overline{B}}_s^0 $$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msubsup> <mml:mover> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:mo>¯</mml:mo> </mml:mover> <mml:mi>s</mml:mi> <mml:mn>0</mml:mn> </mml:msubsup> </mml:math> mode, $$ {\overline{B}}_s^0\to {\Lambda}_c^{+}\overline{p} $$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msubsup> <mml:mover> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:mo>¯</mml:mo> </mml:mover> <mml:mi>s</mml:mi> <mml:mn>0</mml:mn> </mml:msubsup> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:msubsup> <mml:mi>Λ</mml:mi> <mml:mi>c</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msubsup> <mml:mover> <mml:mi>p</mml:mi> <mml:mo>¯</mml:mo> </mml:mover> </mml:math> , is a purely W -exchange decay, hence is naturally suited for the study of the role of the W -exchange topology. We predict $$ \mathrm{\mathcal{B}}\left({\overline{B}}_s^0\to {\Lambda}_c^{+}\overline{p}\right)=\left(0.8\pm 0.3\right)\times {10}^{-6} $$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mi>ℬ</mml:mi> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:msubsup> <mml:mover> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:mo>¯</mml:mo> </mml:mover> <mml:mi>s</mml:mi> <mml:mn>0</mml:mn> </mml:msubsup> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:msubsup> <mml:mi>Λ</mml:mi> <mml:mi>c</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msubsup> <mml:mover> <mml:mi>p</mml:mi> <mml:mo>¯</mml:mo> </mml:mover> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:mn>0.8</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0.3</mml:mn> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>×</mml:mo> <mml:msup> <mml:mn>10</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>6</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:math> , a relatively large branching ratio to be tested with a future measurement by the LHCb collaboration. Other predictions, such as $$ \mathrm{\mathcal{B}}\left({\overline{B}}^0\to {\Xi}_c^{+}{\overline{\Sigma}}^{-}\right)=\left(1.1\pm 0.4\right)\times {10}^{-5} $$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mi>ℬ</mml:mi> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:msup> <mml:mover> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:mo>¯</mml:mo> </mml:mover> <mml:mn>0</mml:mn> </mml:msup> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:msubsup> <mml:mi>Ξ</mml:mi> <mml:mi>c</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msubsup> <mml:msup> <mml:mover> <mml:mi>Σ</mml:mi> <mml:mo>¯</mml:mo> </mml:mover> <mml:mo>−</mml:mo> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mfenced> <mml:mrow> <mml:mn>1.1</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0.4</mml:mn> </mml:mrow> </mml:mfenced> <mml:mo>×</mml:mo> <mml:msup> <mml:mn>10</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>5</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:math> , can be tested with future Belle II measurements.

Topics & Concepts