Bc介子和激發(fā)態(tài)重-輕介子衰變的研究.pdf

1、重介子的研究對于了解介子的性質(zhì)和夸克之間的相互作用有重要的意義。Bethe-Salpeter(BS)方程是一個(gè)四維的相對論積分方程,可以很好地描述重介子束縛態(tài)。本文將利用改進(jìn)的BS方程方法研究Bc介子和激發(fā)態(tài)介子的衰變。改進(jìn)的BS方程方法主要有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn):首先在求解BS方程時(shí),通過分析介子的量子數(shù),構(gòu)造出了相對論形式的BS波函數(shù),得到了介子的質(zhì)量譜和包含相對論修正的介子波函數(shù);其次利用Mandelstam機(jī)制將強(qiáng)子矩陣元表示為初態(tài)和末態(tài)介

2、子BS波函數(shù)的重疊積分,得到了更加完整的計(jì)算公式。
　　利用改進(jìn)的BS方程方法分析了Bc到P-波粲偶素(χc0,χc1,χc2,hc)遍舉半輕和非輕衰變中相對論修正的影響。詳細(xì)討論了強(qiáng)子矩陣元與相對論BS波函數(shù)之間的關(guān)系,通過強(qiáng)子矩陣元計(jì)算了半輕衰變的形狀因子和輕子譜,得到了半輕和非輕衰變寬度,為實(shí)驗(yàn)觀察提供了理論依據(jù)。
　　實(shí)驗(yàn)上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了四個(gè)P-波粲偶素,但由于缺乏足夠的數(shù)據(jù),很多P-波重-輕介子尚未被觀測到,例如:B0

3、,B1等。P-波重-輕介子中包含一個(gè)輕夸克,性質(zhì)完全不同于P-波粲偶素。本文利用改進(jìn)的BS方程方法結(jié)合重夸克有效理論計(jì)算了Bc到P-波重-輕介子(DJ,BJ,BsJ)的遍舉半輕和非輕衰變,得到了形狀因子和衰變寬度。有些衰變道具有較大的分支比,在LHC上可以通過觀察這些衰變道尋找新粒子。
　　在P-波BsJ中,實(shí)驗(yàn)尚未探測到Bs0, B′s1,但是通過強(qiáng)衰變已經(jīng)觀察到了Bs1,Bs2的存在,強(qiáng)衰變具有較大的衰變寬度,在實(shí)驗(yàn)中更容易探

4、測。本文利用BS方程方法分析了同位旋對稱性破壞的強(qiáng)衰變:Bs0→Bsπ,B′s1→Bsπ, Okubo-Zweig-Iizuka(OZI)允許的強(qiáng)衰變:Bs0→ BˉK,B′s1→ BˉK,Bs1→ BˉK, Bs2→BˉK和Bs2→BˉK,得到了相應(yīng)的強(qiáng)耦合常數(shù),估計(jì)了P-波BsJ介子總的衰變寬度。
　　實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了D0(2S)態(tài)介子的候選者D(2550)0,為了便于實(shí)驗(yàn)觀察,研究了Dq(2S)(q=u, d, s)和Bq(

5、2S)在重的Bq′(q′=c, u, d, s)介子半輕衰變中的產(chǎn)生。通過求解BS方程得到了Dq(2S)和Bq(2S)的BS波函數(shù),并且預(yù)言了它們的質(zhì)量。利用BS波函數(shù)計(jì)算了B+c→ B0s(2S)l+νl,B+c→ B0(2S)l+νl, B0s→ Ds(2S)l+νl,B0→ D(2S)l+νl,B+→ˉD0(2S)l+νl的衰變寬度。利用新的質(zhì)量和BS波函數(shù)記算了Dq(2S)和Bq(2S)介子OZI允許的強(qiáng)衰變,估計(jì)了總的衰變寬度

6、,給出了2S態(tài)介子強(qiáng)衰變的分支比。
　　在徑向激發(fā)態(tài)介子參與的反應(yīng)中,相對論修正的影響較大,2S態(tài)重-輕介子的弱衰變不僅可以反映相對論修正的影響,而且可以幫助我們了解2S態(tài)介子的性質(zhì)。研究了2S態(tài)重-輕介子(D0(2S),D(2S),Ds(2S),B0(2S), B(2S),Bs(2S))遍舉半輕和非輕衰變。利用包含相對論修正的BS波函數(shù)求解了2S態(tài)介子的衰變常數(shù),計(jì)算了末態(tài)為贗標(biāo)介子和矢量介子弱衰變,為實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)2S態(tài)重-輕介子