QCD 改进的次次领头阶顶夸克衰变

我们利用最大共形性原理(Principle of Maximum Conformality, PMC)分析了 QCD 中次次领头阶(NNLO)的顶夸克衰变,PMC 提供了一种系统消除微扰 QCD 预言中重整化方案与尺度歧义的方法。耦合常数 $\alpha_s$ 的 PMC 重整化尺度通过吸收利用重整化群方程(RGE)控制跑动耦合行为的非共形 $\beta$ 项来确定。我们得到顶夸克衰变的 PMC 尺度 $Q_\star=15.5$ GeV,比常规选择 $\mu_r=m_t$ 小一个数量级,反映了顶夸克衰变过程 QCD 动力学的微小虚度。此外,由于非共形 $\beta$ 项在 pQCD 级数中消失,不存在重整子发散,且相较于在 $\mu_r=m_t$ 得到的常规结果,NLO QCD 修正项大幅增大而 NNLO QCD 修正项被压低。进一步包含次领头阶(NLO)电弱修正、有限 $W$ 玻色子宽度和有限底夸克质量后,我们得到顶夸克总衰变宽度 $\Gamma^{\rm tot}_t=1.3112^{+0.0190}_{-0.0189}$ GeV,其中误差为顶夸克质量 $\Delta m_t=\pm0.7$ GeV、耦合常数 $\Delta \alpha_s(M_Z)=\pm0.0009$ 以及使用 PAA 方法以 [N/M]=[1/1] 对未知高阶项的估计的平方平均。PMC 改进的顶夸克衰变预言与此前 PMC 对顶夸克对产生的计算互补,并有助于顶夸克性质的详细研究。