PQCD方法在Bs,Bc介子兩體非輕衰變過程中的應用.pdf

1、自從實驗上相繼發(fā)現(xiàn)γ(1S)，γ(2S)，…，γ(5S)粒子以來，（其中γ家族是由正反b夸克組成的介子束縛態(tài)），B物理就成為檢驗標準模型、確定模型參數(shù)、理解CP破壞機制、探求新物理重要的和理想的場所之一。日本的Belle和美國的Babar兩個B介子工廠，經(jīng)過十年左右的運行，收集了大量關(guān)于Bu和Bd介子衰變的實驗數(shù)據(jù)，確認了在B介子衰變中存在較大的CP破壞，sin2β測量精度達到了3％的量級，同時許多稀有衰變過程也被觀測到。然而與Bs和B

2、c介子相關(guān)實驗研究相對較少，這是因為中性Bs介子振蕩較快，而較重的Bc介子產(chǎn)生幾率太小。隨著大型強子對撞機的運行，以及超級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介子的實驗數(shù)據(jù)，通過對Bs和Bc介子的研究，可以檢驗由Bu和Bd介子衰變確定的模型參數(shù)，并給出進一步的限制。為了配合實驗的進展，我們首先要對Bs和Bc介子的衰變過程進行分析，以期對實驗測量有所幫助。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，計算了Bs和Bc介子的幾個衰變過程。
　　在論文的綜述部分，我們首先簡要概述了粒子物理標準模型，其中包括標準模型的物質(zhì)結(jié)構(gòu)、拉氏函數(shù)、夸克混合、CKM矩陣元等基礎知識。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介子弱衰變受到強作用的影響，而低能區(qū)的強子化過程涉及到非微擾的效應，因而，B介子非輕弱衰變過程的分析非常復雜。目前為止，還沒有較為可靠的計算辦法，只能借助于一些唯象的模型或基于一些假定

4、來處理。因此，我們介紹了目前人們較認可并流行的處理強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，并對我們研究工作所用到的PQCD做了較為詳細的描述。
　　在論文的工作部分，我們首先對PQCD和QCDF兩種方法中關(guān)于湮滅圖的處理進行了研究?；诠簿€因子化的QCDF方法認為:湮滅圖的貢獻在重夸克極限下是冪次壓低的，并且需要通過引入唯象參數(shù)來處理端點發(fā)散問題。而

5、建立在kT因子化基礎上的PQCD方法認為:端點發(fā)散問題可以通過考慮夸克的橫向動量得到解決，并利用Sudakov因子和選取合適的標度來壓低非微擾的貢獻，從而湮滅圖的貢獻是微擾可算的，可以給出較大的強相位。本文中我們利用PQCD方法，對純湮滅過程Bs→ηc（J/ψ）D進行了研究。在計算過程中，我們考慮了三種不同模型的Bs介子的波函數(shù)，對于粲偶素，采用庫侖勢和諧振子勢兩種模型下的介子波函數(shù)。通過計算我們發(fā)現(xiàn)Bs→ηc（J/ψ）D衰變分支比對非

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關(guān)系，Bs→ηc(D)，ηcD，J/ψ(D)，J/ψD衰變分支比的量級分別為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旋對應過程的結(jié)果相一致，結(jié)合目前的實驗進展來分析，這些過程有望在將來的實驗上被探測到。
　　工作部分的另外一項內(nèi)容是對雙重味Bc介子弱衰變的研究。Bc介子是由兩個重味夸克組成的，其中的b和c

7、兩個價夸克都可以單獨衰變，也可湮滅，它們對Bc介子衰變寬度的貢獻分別是20％，70％和10％左右，本文中我們針對c夸克衰變而b夸克作為旁觀者的過程進行了分析。我們知道PQCD和QCDF兩種方法對于形狀因子的觀點是不同的，其中QCDF方法認為形狀因子是長程貢獻為主的，不能通過微擾理論進行計算，在分析過程中被認為是一個輸入?yún)?shù);而PQCD方法認為形狀因子是微擾可算的，長程的非微擾貢獻或者被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QCD的認識和理解。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)形狀因子的貢獻主要來自αs/π＜0.3的區(qū)域，即微擾貢獻為主的。我們考慮樹圖、企鵝圖、以及湮滅圖的貢獻，給出了17個Bc→BqP，BqV衰變過程的分支比，研究發(fā)現(xiàn)企鵝圖和湮滅圖的貢獻是被CKM因子強烈壓低的，它們的貢獻很小。這些過程的分支比可以根據(jù)樹圖貢獻分成兩類，其中W外發(fā)射圖貢獻為主的過程分支比較大。研究還發(fā)現(xiàn)不同末態(tài)的