Z0玻色子衰變到Bc(-)介子衰變寬度及其不確定性的研究.pdf

1、Z0玻色子衰變到Bc()介子衰變寬度及其不確定性的研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文學(xué)生姓名：鄧麗城指導(dǎo)教師：方禎云教授吳興剛教授專業(yè)：理論物理學(xué)科門類：理學(xué)重慶大學(xué)物理學(xué)院二O一O年十月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要I摘要cB介子作為是標(biāo)準(zhǔn)模型里非常重要的顯含味道且穩(wěn)定的雙重味介子，其主要是通過(guò)弱相互作用進(jìn)行衰變，壽命較長(zhǎng)，從而可成驗(yàn)證量子色動(dòng)力學(xué)理論的理想平臺(tái)。自1998年由TEVATRON上的CDF小組首次發(fā)現(xiàn)以來(lái)，cB介子得到越來(lái)越廣泛的關(guān)

2、注和研究。特別是近年來(lái)，cB物理的理論研究取得了很大的進(jìn)展，國(guó)內(nèi)部分專家結(jié)合高能強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)LHC和TEVATRON實(shí)驗(yàn)條件，對(duì)cB強(qiáng)產(chǎn)生性質(zhì)的作了深入系統(tǒng)研究，并在國(guó)際上產(chǎn)生了重大影響。另一方面，建造高能量（對(duì)撞能量為1TeV或處于0Z能區(qū)）及高亮度（342110cms???）的正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)如國(guó)際直線對(duì)撞機(jī)或Z工廠，是當(dāng)前國(guó)際高能物理界熱門話題。由于正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)與強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)相比具有背景干凈的優(yōu)點(diǎn)，因此它將會(huì)是研究cB介子性質(zhì)的又一理

3、想平臺(tái)。本文的主要目的是研究0Z玻色子衰變到cB介子過(guò)程，并詳細(xì)討論所得的總衰變寬度及微分寬度的不確定性。這些研究成果將會(huì)為理論家及實(shí)驗(yàn)家在正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)上研究cB介子的性質(zhì)提供重要支撐。近年來(lái)國(guó)際上發(fā)展了一套行之有效的理論非相對(duì)論量子色動(dòng)力學(xué)（NRQCD）來(lái)處理重夸克偶素體系。NRQCD的基本思想是將重夸克偶素的產(chǎn)生截面和湮滅寬度通過(guò)因子化表示成一些短程系數(shù)和長(zhǎng)程矩陣元的乘積，其中短程系數(shù)可以用微擾QCD理論計(jì)算，而普適的長(zhǎng)程矩陣元?jiǎng)t

4、可通過(guò)非微擾的方法得到，如勢(shì)模型，QCD求和規(guī)則，格點(diǎn)QCD等，或是直接由實(shí)驗(yàn)確定。應(yīng)用NRQCD因子化公式計(jì)算各種重夸克偶素的產(chǎn)生和湮滅對(duì)于實(shí)驗(yàn)探測(cè)這些強(qiáng)子以及檢驗(yàn)NRQCD因子化公式的正確性具有重要的意義。本文將利用NRQCD因子化的公式詳細(xì)研究0Z衰變產(chǎn)生cB介子的過(guò)程：0()cZBbc???過(guò)程，其中cB為??cb夸克偶素的基態(tài)(10|()[]cbS?)和cB為第一激發(fā)態(tài)(31|()[]cbS?)。該過(guò)程所涉及到的短程部分直接采

5、用微擾QCD計(jì)算，而長(zhǎng)程矩陣元部分采用勢(shì)模型得到其波函數(shù)。在微擾計(jì)算散射振幅的過(guò)程中，為得到簡(jiǎn)捷的解析的結(jié)果，我們采用了改進(jìn)后的振幅直接求跡方法。這些解析表達(dá)結(jié)果將會(huì)為今后在正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)環(huán)境下模擬cB介子的產(chǎn)生打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。我們的數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明，所有cB及cB的總產(chǎn)生寬度為0265.9103.4197.8KeVcZB?????。如果在正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)上0Z的事例數(shù)足夠多，cB介子將具有可觀測(cè)效應(yīng)，ILC以及Z工廠將有望實(shí)現(xiàn)這一要求。