PQCD因子化与B_s介子两体强子衰变过程研究

论文摘要

自20世纪80年代以来，B介子物理研究在理论和实验两个方面均取得了重要突破。随着两个B介子工厂实验的顺利进行，B介子物理成为粒子物理最重要、最热门的研究领域之一。B介子衰变的研究对标准模型精确检验，CP破坏研究以及探寻新物理提供了良好的场所。随着B物理实验精度的不断提高，迫切要求理论家们提高相关理论计算的准确度。长期以来，为了提高强子矩阵元计算的准确度，人们不断提出并改进因子化方法，例如：简单因子化方法、QCD因子化方法、pQCD因子化方法等等。pQCD因子化方法是由李湘楠等人基于kT因子化的理论提出来的。由于Sudakov因子和域值求和有效地压低了端点贡献，使得pQCD因子化方法给出的理论预言有较高的可信度。本文从基本的低能有效理论开始，简单介绍了算符乘积展开方法和与B介子衰变相关的四夸克算符基，比较了几种不同的因子化方法，详细地介绍了PQCD因子化方法的基本思想和理论要点。本文利用pQCD因子化方法对9个Bs→（ρ，ω）K，（ρ，ω，φ）η（′）两体非轻衰变道的衰变分支比和CP破坏做了计算和分析。主要结果包含以下几点：（1）对衰变道Bs→（ρ，ω）K，计算结果表明：纯中性衰变道的分支比比较小，在10-7数量级；但荷电衰变道Bs→ρ+K-有比较大的分支比(～10-5数量级)，并且这个衰变道的直接CP破坏理论预言值为-12％，可望在LHC-b的实验上探测到。（2）对衰变道Bs→（ρ，ω，φ）η（′），计算结果表明：这些衰变道的分支比比较小，在10-6～10-7的量级。具体数值结果为：Br（Bs→ρ0η）≈0.07×10-6，Br（Bs→ρ0η′）≈0.10×10-6，Br（Bs→ωη）≈0.02×10-6，Br（Bs→ωη′）≈0.13×10-6，Br（Bs→φη）≈2.7×10-5以及Br（Bs→φη′）≈2.0×10-5。（3）根据我们的计算，介子η（′）中的胶子组份对衰变振幅的贡献都是比较小的：对Bs→（ρ，ω，φ）η的贡献不到3％，对Bs→（ρ，ω，φ）η′的贡献大约为10％。（4）对Bs→（ρ，ω，φ）η（′）衰变道，关于CP破坏的pQCD理论预言值通常都很小。最后，作者对全文进行了总结，并对未来PQCD理论作了讨论和展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 第二章 B介子弱衰变的基本理论框架
• 2.1 低能有效理论和算符乘积展开
• 2.1.1 基本思想
• 2.1.2 算符乘积展开
• 2.2 强子矩阵元的计算方法
• 2.3 微扰QCD因子化方法
• 2.3.1 因子化方法
• Τ'>2.3.2 横动量k_Τ
• 2.3.3 Sudakov因子
• 2.3.4 阈值求和
• 2.3.5 小结
• s介子系统中的CP破坏'>2.4 B_s介子系统中的CP破坏
• 2.4.1 第一类CP破坏
• 2.4.2 第二类CP破坏
• 2.5 本章小结
• s→ρ（ω）K,（ρ,ω,φ）η^（′）衰变的解析计算'>第三章 B_s→ρ（ω）K,（ρ,ω,φ）η^（′）衰变的解析计算
• 3.1 介子ω—φ及介子η—η′的混合
• s→ρ（ω）K,（ρ,ω,φ）η^（′）的解析计算过程'>3.2 B_s→ρ（ω）K,（ρ,ω,φ）η^（′）的解析计算过程
• s→K^-ρ⁺的衰变'>3.2.1 B_s→K^-ρ⁺的衰变
• s→（?）ρ⁰衰变'>3.2.2 B_s→（?）ρ⁰衰变
• s→（?）ω的衰变'>3.2.3 B_s→（?）ω的衰变
• s→ηρ⁰的衰变'>3.2.4 B_s→ηρ⁰的衰变
• s→ηω的衰变'>3.2.5 B_s→ηω的衰变
• s→ηφ的衰变'>3.2.6 B_s→ηφ的衰变
• 3.3 本章小结
• 第四章 数值计算结果及相关分析
• 4.1 分布振幅与输入参数
• 4.1.1 光锥分布振幅
• 4.1.2 其它的参数
• 4.2 分支比数值结果及分析
• 4.3 CP破坏分析
• （′）介子中可能存在的胶子成分效应'>4.4 η^（′）介子中可能存在的胶子成分效应
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 附录A 文章中的一些参数和函数表达式
• 附录B Wilson系数
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间完成的论文
• 致谢