B→VV中的因子化和新物理

论文摘要

在重夸克质量极限下,我们有重夸克之间的味和自旋对称性,这使得在低能标处发展出的有效理论可以相对简单的计算B物理中的衰变。因子化方法把衰变振幅—分为二,可以用来计算两体衰变中末态之间不存在硬胶子交换,快速远离的过程。B衰变到两个矢量介子的过程存在极化现象可以为实验观测提供大量依据,这是末态为标量的衰变道所不具备的。对矢量末态极化的研究丰富了我们对B物理的认识,并为建立B物理的系统理论提供了数据来源,也为研究CP破坏,测量CKM矩阵元提供了许多途径,我们发现在B→ρK*过程中可能存在很大的CP不对称。因子化方法可以很好的解释B衰变的色允许的衰变道,但是在处理色压制的衰变道时遇到了很多困难。普遍的看法认为在色允许的衰变道中,许多高阶效应和含有强作用参数难以微扰计算的过程相比与树图贡献显的非常小可以忽略,如重散射、湮灭图、旁观者圈图等,然而对于主要项只有色压制的树图或圈图修正的过程来说,这些被忽略的效应可能不再是高阶小量可以随便略去。因此人们在简单因子化的基础上发展出了QCD因子化和微扰QCD、软—共线等效场论、末态相互作用、磁圈图效应等各种理论试图通过加入一些高阶修正来解释色压制衰变道的异常,然而它们并不能完全解释我们遇到的困难。我们唯象的考虑了这些可能的效应,剔除其中不符合实验数据需要的贡献,寻找那些可以增大圈图占主导的B→(?)K*等过程的横向极化,而不会很大的改变其衰变几率的效应,比较合理的解释是重散射和湮灭图,然而前者拥有过多的中间过程难以合理近似,后者不能微扰计算。幸运的是所有这些非因子化效应在衰变矩阵元中具有相似的作用形式,可以用一个共同的反常算符来表示,结合轻夸克的SU(3)对称性,我们只需要引入两个强子化参数就可以完全描述这些效应,目前的技术下,我们只能通过实验来确定这两个参数,选取较为干净的纯圈图过程以减少其它强子化过程的影响,得到的参数可以用已知的数据来检验,并对尚无观测值的过程进行预言。和简单因子化的结果相比较,我们的反常算符提高了圈图主导过程中的横向极化,同时还提高了B→ρ0ρ0的分支比,这个问题也可以通过微扰QCD的方法解决。另外我们的结果还可以解释B→ρρ和B→ππ中分支比和CP破坏的异常。我们做的另一项工作是研究B衰变到K*的形状因子,在动量转移较大的过程中,形状因子是随动量变化的函数,其变化形式常用的有两种形式,极点的和指数的,在本文中我们采用较为简单的极点形式,通过重夸克极限下的对称关系式和实验数据来重新确定其中的参数,得到和Ali、P. Ball等给出的结果都不同的形状因子在完整的相空间中的跑动形式。我们可以在动量0点附近的半轻衰变中检验这项工作的自洽性,同时在考虑超对称效应时,我们的形状因子也可以给出与之前模型不同的结论。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 理论背景
• 1.1.1 粒子物理的标准模型
• 1.1.2 CP破坏
• 1.1.3 有效场理论（EFT）
• 1.2 因子化
• 1.2.1 因子化模型基础上发展起来的其它几种模型
• 1.2.2 因子化在处理B→VV中的作用
• 1.3 本文大纲
• 第二章 重夸克有效场理论（HQET）
• 2.1 HQET下的有效拉氏量
• 2.1.1 对称性
• Q修正'>2.1.2　1/m_Q修正
• 2.2 衰变常数和形状因子
• 2.2.1 衰变常数
• 2.2.2 形状因子
• 2.3 流的重整化和匹配
• 2.4 本章小结
• 第三章 因子化模型
• 3.1 简单因子化（NF）
• 3.1.1 简单因子化（NF）的理论基础
• 3.1.2 NF的数值计算
• 3.2 QCD因子化
• 3.3 本章小结
• 第四章 标准模型外的新物理
• 4.1 异常算符的贡献
• 4.1.1 增强的弱电圈图的贡献
• 4.1.2 反常张量算符的贡献
• 4.2 非因子化效应对标准模型的修正
• 4.2.1 末态相互作用
• 4.2.2 非因子化的哈密顿量
• 4.2.3 数值分析
• 4.2.4 B→ρρ中的CP破坏
• 4.3 本章小结
• 第五章 形状因子随动量的变换
• 5.1 新的形状因子随动量的变化形式
• 5.2 在半轻衰变中验证新的形状因子
• 5.3 SUSY模型对半轻衰变的影响
• 5.4 本章小结
• 第六章 结束语
• 6.1 本文回顾
• 6.2 研究前景
• 附录
• 参考文献
• 在学期间的研究成果及发表的论文
• 个人简历
• 致谢