Subleading Power Factorization in Bˉ→Xsℓ+ℓ−\bar B \to X_s \ell^+\ell^-

We analyze the factorization to subleading power in the flavor changing neutral current process $\bar B\to X_s \ell^+ \ell^-$. In particular, we compute the so-called resolved contributions and explore the numerical impact on observables. In these contributions the virtual photon couples to light partons instead of connecting directly to the effective weak-interaction vertex. They represent an irreducible uncertainty in the inclusive $\bar B \to X_s \ell^+ \ell^-$ decay which cannot be removed by relaxing the experimentally necessary cuts in the hadronic mass spectrum.Comment: 32 pages,18 figure

Resolved 1/mb1/m_b contributions to Bˉ→Xs,dℓ+ℓ−\bar B \to X_{s,d} \ell^+\ell^- and Bˉ→Xsγ\bar B \to X_s \gamma

In view of the importance of the nonperturbative resolved contributions for the overall uncertainties of the two inclusive penguin decays $\bar B \to X_s \gamma$ and $\bar B \to X_{s,d} \ell^+\ell^-$ we reanalyse these contributions using new estimates of moments of the subleading shape functions and of other input parameters. Within a systematic approach we find a significant reduction of the nonperturbative uncertainties in the inclusive decay $\bar B \to X_{s,d} \ell^+\ell^-$, but a much less pronounced reduction in the inclusive decay $\bar B \to X_s \gamma$ compared to a recent analysis on the resolved contributions to the inclusive decay $\bar B \to X_s \gamma$. We identify the reasons for this discrepancy.Comment: minor changes, matches published versio

Long-Distance Dominance of the CP Asymmetry in B->X_{s,d}+gamma Decays

We show that in the Standard Model the parametrically leading (by a factor 1/alpha_s) contribution to the inclusive CP asymmetry in B->X_{s,d}+gamma decays arises from a long-distance effect in the interference of the electromagnetic dipole amplitude with the amplitude for an up-quark penguin transition accompanied by soft gluon emission. This contribution is governed by a single hadronic parameter Lambda_{17}^u related to a matrix elements of a non-local operator. In view of current experimental data, a future precision measurement of the flavor-averaged CP asymmetry in B->X_s+gamma will signal the presence of new physics only if a value below -2% is found. A cleaner probe of new physics is offered by the difference of the CP asymmetries in charged versus neutral B-meson decays.Comment: 4 page

Gauge invariant definition of the jet quenching parameter

In the framework of Soft-Collinear Effective Theory, the jet quenching parameter, $\hat{q}$, has been evaluated by adding the effect of Glauber gluon interactions to the propagation of a highly-energetic collinear parton in a medium. The result, which holds in covariant gauges, has been expressed in terms of the expectation value of two Wilson lines stretching along the direction of the four-momentum of the parton. In this paper, we show how that expression can be generalized to an arbitrary gauge by the addition of transverse Wilson lines. The transverse Wilson lines are explicitly computed by resumming interactions of the parton with Glauber gluons that appear only in non-covariant gauges. As an application of our result, we discuss the contribution to $\hat{q}$ coming from transverse momenta of order $g^2T$ in a medium that is a weakly-coupled quark-gluon plasma.Comment: 31 pages, 7 figures; journal versio

Factorization at Subleading Power and Irreducible Uncertainties in Bˉ→Xsγ\bar B\to X_s\gamma Decay

Using methods from soft-collinear and heavy-quark effective theory, a systematic factorization analysis is performed for the $\bar B\to X_s\gamma$ photon spectrum in the endpoint region $m_b-2E_\gamma={\cal O}(\Lambda_{\rm QCD})$. It is proposed that, to all orders in $1/m_b$, the spectrum obeys a novel factorization formula, which besides terms with the structure $H\,J\otimes S$ familiar from inclusive $\bar B\to X_u l\,\bar\nu$ decay distributions contains "resolved photon" contributions of the form $H\,J\otimes S\otimes\bar J$ and $H\,J\otimes S\otimes\bar J\otimes\bar J$. Here $S$ and $\bar J$ are new soft and jet functions, whose form is derived. These contributions arise whenever the photon couples to light partons instead of coupling directly to the effective weak interaction. The new contributions appear first at order $1/m_b$ and are related to operators other than $Q_{7\gamma}$ in the effective weak Hamiltonian. They give rise to non-vanishing $1/m_b$ corrections to the total decay rate, which cannot be described using a local operator product expansion. A systematic analysis of these effects is performed at tree level in hard and hard-collinear interactions. The resulting uncertainty on the decay rate defined with a cut $E_\gamma>1.6$ GeV is estimated to be approximately $\pm 5$. It could be reduced by an improved measurement of the isospin asymmetry $\Delta_{0-}$ to the level of $\pm 4$. We see no possibility to reduce this uncertainty further using reliable theoretical methods.Comment: 63 pages, 11 Figures, Journal Versio

QCD and strongly coupled gauge theories : challenges and perspectives

We highlight the progress, current status, and open challenges of QCD-driven physics, in theory and in experiment. We discuss how the strong interaction is intimately connected to a broad sweep of physical problems, in settings ranging from astrophysics and cosmology to strongly coupled, complex systems in particle and condensed-matter physics, as well as to searches for physics beyond the Standard Model. We also discuss how success in describing the strong interaction impacts other fields, and, in turn, how such subjects can impact studies of the strong interaction. In the course of the work we offer a perspective on the many research streams which flow into and out of QCD, as well as a vision for future developments.Peer reviewe

Presynaptic and Postsynaptic Effects of the Anesthetics Sevoflurane and Nitrous Oxide in the Human Spinal Cord

Einleitung: Spinale Effekte von Anästhetika sind von besonderem Interesse, seit dem das Rückenmark tierexperimentell als primäres Ziel der Unterdrückung motorischer Reaktionen auf Schmerzreize identifiziert werden konnte. H-Reflex- Studien am Menschen konnten für Sevofluran und Lachgas zeigen, dass die Unterdrückung der spinalen motoneuronalen Erregbarkeit mit der Unterdrückung motorischer Antworten auf Schmerzreize korreliert. In vitro-Studien geben erste Hinweise darauf, dass im Umfeld der erregenden Synapsen der Motoneurone sowohl präsynaptische als auch postsynaptische Hemmungsmechanismen beteiligt sein könnten. Der Einfluss von Anästhetika auf die motoneuronale Erregbarkeit scheint für die Unterdrückung von Bewegungsantworten auf Schmerzreize von besonderer Bedeutung zu sein. Doch obwohl zelluläre Experimente GABAA-, Glycin- und Glutamat-Rezeptoren als primär verantwortliche Zielstrukturen ermitteln konnten, bleiben die Mechanismen der Bewegungsunterdrückung im intakten motorischen System des Menschen unbekannt. Ziel dieser Studie ist es, das Ausmaß der präsynaptischen und postsynaptischen Effekte der Anästhetika Sevofluran und Lachgas auf die motoneuronale Erregbarkeit an einem monosynaptischen Reflexbogen am intakten Rückenmark des Menschen zu zeigen, dessen Verschaltung und dessen beteiligte molekulare Strukturen bekannt sind. Methodik: Nach Zustimmung der Ethikkommission und schriftlicher Einwilligung wurden 24 Probanden in die Studie eingeschlossen. Für die Differenzierung präsynaptischer und postsynaptischer Mechanismen der Unterdrückung der motoneuronalen Erregbarkeit durch die Anästhetika Sevofluran und Lachgas untersuchten wir zwei Parameter: 1.) die Unterdrückung der Amplitude des maximalen H-Reflexes als Parameter der motoneuronalen Erregbarkeit, welche sowohl prä- als auch postsynaptische Hemmungsmechanismen einschließt 2.) die Unterdrückung der heteronymen Fazilitation des H-Reflexes als Parameter der reinen präsynaptischen Hemmung. Das von Hultborn et al. etablierte Verfahren der heteronyme Fazilitation des M. soleus H-Reflexes wurde verwendet, um eine stattfindende präsynaptische Inhibition auf Ia-Fasern des N. femoralis zu untersuchen. Da eine direkte Verschaltung zwischen dem im N. femoralis verlaufenden Ia-Muskelspindelfasern des M. quadriceps femoris und den Motoneuronen des M. soleus existiert, kann die durch Stimulation des N. tibialis hervorgerufene H-Welle durch zusätzliche Stimulation des N. femoralis vergrößert (konditioniert) werden. Werden N. femoralis und N. tibialis in einem Zeitfenster so stimuliert, dass sie zeitgleich auf das Motoneuron des M. soleus treffen, kann der monosynaptische Charakter der Fazilitation gesichert werden. Bei einer Abnahme der Fazilitation kann so als einzige mögliche Ursache auf eine Zunahme der präsynaptischen Hemmung geschlossen werden. Konditionierte und unkonditionierte Reflexe wurden in zufälliger Reihenfolge und an drei Zeitpunkten gemessen: 1.) Vor Gabe des Anästhetikums, 2.) mindestens 35 min nach Erreichen einer stabilen endtidalen Konzentration des Anästhetikums (0.8 Vol.-% Sevofluran und 45 Vol.-% Lachgas, äquipotente Konzentration in Bezug auf die motoneuronale Unterdrückung), 3.) mindestens 30 min nach Abflutung des Anästhetikums. Ergebnisse: Die Studie wurde für jeweils zehn Probanden im Alter von 19-32 Jahren erfolgreich durchgeführt, wobei sieben Probanden unter beiden Anästhetika gemessen wurden. Bei den gewählten Anästhetikakonzentrationen wurde eine statistisch signifikante Unterdrückung der maximalen H-Reflex-Antwort unter Sevofluran von 26.3 ± 8.4 % (MW ± SD) und eine Unterdrückung für Lachgas von 33.5 ± 15.6 % (MW ± SD) gemessen (jeweils Analyse mittels linear mixed effect model). Die Reduktion der H-Reflex- Fazilitation im Vergleich zu den Kontrollmessungen beträgt 28.8 ± 20.0 % (MW ± SD) unter Sevofluran und 6.2 ± 26.4 % (MW ± SD) unter Lachgas. Die Abnahme der H-Reflex-Fazilitation unter dem Einfluss von Sevofluran ist signifikant höher als unter dem Einfluss von Lachgas (Analyse mittels linear mixed effect model). Schlussfolgerungen: Die Ergebnisse zeigen, dass Lachgas nur geringe präsynaptische Effekte bei deutlicher Unterdrückung der motoneuronalen Erregbarkeit aufweist, während Sevofluran sowohl präsynaptische als auch postsynaptische Hemmung zeigt. Da es allgemein anerkannt ist, dass GABA als Transmitter bei der präsynaptischen Hemmung agiert, lassen sich die Unterschiede im Ausmaß der präsynaptischen Hemmung am ehesten aufgrund der unterschiedlichen GABAergen Wirkung der untersuchten Anästhetika erklären. Während Lachgas keine bis geringe Effekte am GABA-Rezeptor aufweist, stellt dieser ein Hauptziel der spinalen Wirkung von Sevofluran dar. Somit konnten in dieser Studie spezifische GABAerge Effekte von Sevofluran beim Menschen in vivo gezeigt werden.Background: Reduced spinal excitability contributes to the suppression of movement responses to noxious stimuli during the anesthetic state. This study examines and compares presynaptic and postsynaptic effects of two anesthetics in the human spinal cord. Methods: The authors tested two parameters during the administration of 0.8 vol% sevoflurane or 45 vol% nitrous oxide compared with control states before and after drug administration: (1) the size of the soleus H reflex (integrating presynaptic and postsynaptic effects) at increasing stimulus intensities (recruitment curve) and (2) the amount of presynaptic inhibition on Ia afferents of the quadriceps femoris, evaluated by the heteronymous facilitation of the soleus H reflex caused by a conditioning stimulation of the femoral nerve. The study was performed in 10 subjects for each drug. Results: At the chosen concentrations, the maximum H reflex was reduced by 26.3 ± 8.4% (mean ± SD) during sevoflurane and by 33.5 ± 15.6% during nitrous oxide administration. The averaged recruitment curves were similarly depressed under the influence of the two drugs. The reduction of H-reflex facilitation was significantly stronger for sevoflurane (28.8 ± 20.0%) than for nitrous oxide administration (6.2 ± 26.4%). Conclusions: These results demonstrate in humans presynaptic effects of the volatile anesthetic sevoflurane but not of nitrous oxide. A possible explanation for this difference may be the different potency of the respective drugs in enhancing Gammaaminobutyric acid type A receptor–mediated inhibition, because presynaptic inhibition in the spinal cord involves this receptor subtype