物理夸克质量下格点 QCD 计算 $\Lambda_c \to \Lambda \ell^+ \nu_\ell$ 的形状因子与衰变率

本文报道了首个控制 $\Lambda_c \to \Lambda \ell^+ \nu_\ell$ 衰变的形状因子的格点 QCD 计算。该计算使用了两种不同的格距，并包含了一个 π 介子质量为 139(2) MeV 的系综。由此得到的 $\Lambda_c \to \Lambda e^+ \nu_e$ 和 $\Lambda_c \to \Lambda \mu^+ \nu_\mu$ 衰变率除以 $|V_{cs}|^2$ 的预测值分别为 $0.2007(71)(74)\:{\rm ps}^{-1}$ 和 $0.1945(69)(72)\:{\rm ps}^{-1}$，其中两个不确定度分别为统计和系统误差。采用全局拟合得到的 Cabibbo-Kobayashi-Maskawa 矩阵元 $|V_{cs}|$ 和实验测得的 $\Lambda_c$ 寿命，这转化为分支比 $\mathcal{B}(\Lambda_c\to\Lambda e^+\nu_e)=0.0380(19)_{\rm LQCD\:\:}(11)_{\tau_{\Lambda_c}}$ 和 $\mathcal{B}(\Lambda_c\to\Lambda \mu^+\nu_\mu)=0.0369(19)_{\rm LQCD\:\:}(11)_{\tau_{\Lambda_c}}$。这些结果与 BESIII 合作组最近的测量结果一致，且精度提高了一倍。反之，利用测量的分支比与格点计算结果来确定 CKM 矩阵元，得到 $|V_{cs}|= 0.949(24)_{\rm LQCD\:\:}(14)_{\tau_{\Lambda_c}}(49)_{\mathcal{B}}$。