高亮度正負電子對撞機上Bc介子的產(chǎn)生性質(zhì).pdf

1、本文在非相對論量子色動力學（NRQCD）的理論框架下系統(tǒng)研究了Bc介子及其激發(fā)態(tài)在高亮度正負電子對撞機（如超級Z-工廠）上的產(chǎn)生性質(zhì)。由于共振效應(yīng)，當正負電子對撞機的對撞能量取為Z0-玻色子質(zhì)量或其附近時，Bc介子產(chǎn)生的事例數(shù)將有極大的提高，這為我們研究Bc介子性質(zhì)提供了一個很好的平臺。
　　近期國內(nèi)部分理論物理學家提出建造亮度高達1034~1036cm-2s-1且對撞能量在Z0共振峰附近的正負電子對撞機方案（超級Z-工廠）。結(jié)合

2、超級Z-工廠具體實驗條件，本文在NRQCD理論框架下詳細討論了正負電子湮滅產(chǎn)生Bc介子的過程，*0)/|(e e Z bc cb，其中的(cb)-夸克偶素可處于顏色單態(tài)的S波態(tài)或P波態(tài)，或是處于顏色八重態(tài)的S波態(tài)，它們幾乎都可以通過電磁過程100％的衰變到基態(tài)Bc介子。利用NRQCD因子化公式，我們可將該過程的產(chǎn)生截面因子分為兩部分：一是微擾 QCD理論可以計算的短程部分，即硬過程*0/ee Z cb bc；一是非微擾但普適的長程矩陣元

3、，表征自由夸克cb形成(cb)-夸克偶素的躍遷幾率。非微擾長程矩陣元通常可由實驗確定，但對于其中的顏色單態(tài)矩陣元可將它們與束縛態(tài)零點波函數(shù)或零點波函數(shù)的導(dǎo)數(shù)關(guān)聯(lián)起來，而后者可由位勢模型計算得到。對于硬過程振幅，我們將采用改進后的振幅求跡方法來處理，由此我們得到簡單及解析的振幅表達式。這相比于傳統(tǒng)的振幅模方方法是一個很大的進步，因為傳統(tǒng)的方法由于夸克質(zhì)量的效應(yīng)很難得到解析結(jié)果。特別是，作為該過程的核心，本文利用振幅直接求跡方法，詳細討論了

4、Z0玻色子衰變產(chǎn)生Bc介子的過程，Z0|(cb)bc，的具體物理效應(yīng)。
　　除了計算這兩類過程的產(chǎn)生截面和衰變寬度，本文還估算了過程當中涉及到的底夸克和粲夸克質(zhì)量變化所導(dǎo)致的不確定性，以及當正負電子對撞能量偏離Z0共振峰時，所導(dǎo)致的產(chǎn)生截面不確定性。研究結(jié)果表明在超級Z-工廠實驗條件下，每年可以積累大約104~106個Bc介子事例數(shù)。利用這些Bc介子事例，我們可以在實驗上對Bc介子各種性質(zhì)進行深入研究。超級Z-工廠無疑將成為除歐洲

5、核子中心大型強子對撞機之外研究雙重味Bc介子的有用平臺。
　　基于理論計算結(jié)果，我們進一步整理并撰寫了可用于事例數(shù)模擬的產(chǎn)生子程序BEEC。該程序按PYTHIA的格式編寫，作為一個外部程序，它可以方便的調(diào)用PYTHIA內(nèi)部過程及機制來處理產(chǎn)生的事例。該產(chǎn)生子程序利用RAMBOS以及VEGAS子程序來完成相空間的產(chǎn)生以及相空間的積分。我們提出了多種模擬事例產(chǎn)生的機制，如通過舍選法從帶權(quán)重事例中舍選得到不帶權(quán)重的事例，由此可借助PYT