PQCD方法在Bs,Bc介子兩體非輕衰變過(guò)程中的應(yīng)用.pdf_第1頁(yè)
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1、自從實(shí)驗(yàn)上相繼發(fā)現(xiàn)γ(1S),γ(2S),…,γ(5S)粒子以來(lái),(其中γ家族是由正反b夸克組成的介子束縛態(tài)),B物理就成為檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)模型、確定模型參數(shù)、理解CP破壞機(jī)制、探求新物理重要的和理想的場(chǎng)所之一。日本的Belle和美國(guó)的Babar兩個(gè)B介子工廠,經(jīng)過(guò)十年左右的運(yùn)行,收集了大量關(guān)于Bu和Bd介子衰變的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),確認(rèn)了在B介子衰變中存在較大的CP破壞,sin2β測(cè)量精度達(dá)到了3%的量級(jí),同時(shí)許多稀有衰變過(guò)程也被觀測(cè)到。然而與Bs和B

2、c介子相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究相對(duì)較少,這是因?yàn)橹行訠s介子振蕩較快,而較重的Bc介子產(chǎn)生幾率太小。隨著大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的運(yùn)行,以及超級(jí)B工廠的建造,除了能收集到巨額的Bu和Bd介子數(shù)據(jù)外,還將收集到大量有關(guān)Bs和Bc介子的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),通過(guò)對(duì)Bs和Bc介子的研究,可以檢驗(yàn)由Bu和Bd介子衰變確定的模型參數(shù),并給出進(jìn)一步的限制。為了配合實(shí)驗(yàn)的進(jìn)展,我們首先要對(duì)Bs和Bc介子的衰變過(guò)程進(jìn)行分析,以期對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量有所幫助。本文工作就是在基于KT因子化的微擾QC

3、D(PQCD)的理論框架下,計(jì)算了Bs和Bc介子的幾個(gè)衰變過(guò)程。
  在論文的綜述部分,我們首先簡(jiǎn)要概述了粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型,其中包括標(biāo)準(zhǔn)模型的物質(zhì)結(jié)構(gòu)、拉氏函數(shù)、夸克混合、CKM矩陣元等基礎(chǔ)知識(shí)。其次,介紹了唯象研究B介子弱衰變的低能有效理論。由于B介子弱衰變受到強(qiáng)作用的影響,而低能區(qū)的強(qiáng)子化過(guò)程涉及到非微擾的效應(yīng),因而,B介子非輕弱衰變過(guò)程的分析非常復(fù)雜。目前為止,還沒(méi)有較為可靠的計(jì)算辦法,只能借助于一些唯象的模型或基于一些假定

4、來(lái)處理。因此,我們介紹了目前人們較認(rèn)可并流行的處理強(qiáng)子矩陣元的幾種唯象方法,例如:QCD因子化(QCDF)方法、微擾QCD的方法(PQCD)和軟共線有效理論(SCET)等,并對(duì)我們研究工作所用到的PQCD做了較為詳細(xì)的描述。
  在論文的工作部分,我們首先對(duì)PQCD和QCDF兩種方法中關(guān)于湮滅圖的處理進(jìn)行了研究?;诠簿€因子化的QCDF方法認(rèn)為:湮滅圖的貢獻(xiàn)在重夸克極限下是冪次壓低的,并且需要通過(guò)引入唯象參數(shù)來(lái)處理端點(diǎn)發(fā)散問(wèn)題。而

5、建立在kT因子化基礎(chǔ)上的PQCD方法認(rèn)為:端點(diǎn)發(fā)散問(wèn)題可以通過(guò)考慮夸克的橫向動(dòng)量得到解決,并利用Sudakov因子和選取合適的標(biāo)度來(lái)壓低非微擾的貢獻(xiàn),從而湮滅圖的貢獻(xiàn)是微擾可算的,可以給出較大的強(qiáng)相位。本文中我們利用PQCD方法,對(duì)純湮滅過(guò)程Bs→ηc(J/ψ)D進(jìn)行了研究。在計(jì)算過(guò)程中,我們考慮了三種不同模型的Bs介子的波函數(shù),對(duì)于粲偶素,采用庫(kù)侖勢(shì)和諧振子勢(shì)兩種模型下的介子波函數(shù)。通過(guò)計(jì)算我們發(fā)現(xiàn)Bs→ηc(J/ψ)D衰變分支比對(duì)非

6、微擾的Bs和ηc(J/ψ)介子波函數(shù)的選取較敏感,并且不同末態(tài)的分支比之間存在一定的等級(jí)關(guān)系,Bs→ηc(D),ηcD,J/ψ(D),J/ψD衰變分支比的量級(jí)分別為10-7,10-8,10-8,10-9。我們的結(jié)果和以前采用PQCD方法給出的U旋對(duì)應(yīng)過(guò)程的結(jié)果相一致,結(jié)合目前的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展來(lái)分析,這些過(guò)程有望在將來(lái)的實(shí)驗(yàn)上被探測(cè)到。
  工作部分的另外一項(xiàng)內(nèi)容是對(duì)雙重味Bc介子弱衰變的研究。Bc介子是由兩個(gè)重味夸克組成的,其中的b和c

7、兩個(gè)價(jià)夸克都可以單獨(dú)衰變,也可湮滅,它們對(duì)Bc介子衰變寬度的貢獻(xiàn)分別是20%,70%和10%左右,本文中我們針對(duì)c夸克衰變而b夸克作為旁觀者的過(guò)程進(jìn)行了分析。我們知道PQCD和QCDF兩種方法對(duì)于形狀因子的觀點(diǎn)是不同的,其中QCDF方法認(rèn)為形狀因子是長(zhǎng)程貢獻(xiàn)為主的,不能通過(guò)微擾理論進(jìn)行計(jì)算,在分析過(guò)程中被認(rèn)為是一個(gè)輸入?yún)?shù);而PQCD方法認(rèn)為形狀因子是微擾可算的,長(zhǎng)程的非微擾貢獻(xiàn)或者被Sudakov因子壓低,或者被吸收到介子波函數(shù)。由此

8、可見形狀因子包含了我們對(duì)QCD的認(rèn)識(shí)和理解。在本文中我們采用PQCD方法,給出了Bc→Bq躍遷的形狀因子,研究發(fā)現(xiàn)形狀因子的貢獻(xiàn)主要來(lái)自αs/π<0.3的區(qū)域,即微擾貢獻(xiàn)為主的。我們考慮樹圖、企鵝圖、以及湮滅圖的貢獻(xiàn),給出了17個(gè)Bc→BqP,BqV衰變過(guò)程的分支比,研究發(fā)現(xiàn)企鵝圖和湮滅圖的貢獻(xiàn)是被CKM因子強(qiáng)烈壓低的,它們的貢獻(xiàn)很小。這些過(guò)程的分支比可以根據(jù)樹圖貢獻(xiàn)分成兩類,其中W外發(fā)射圖貢獻(xiàn)為主的過(guò)程分支比較大。研究還發(fā)現(xiàn)不同末態(tài)的

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