PQCD方法在Bs,Bc介子兩體非輕衰變過(guò)程中的應(yīng)用.pdf

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