B介子稀有衰變與新物理效應(yīng)的唯象研究.pdf

1、粒子物理的標(biāo)準(zhǔn)模型是描述基本粒子及其相互作用的規(guī)范理論。在過去的幾十年里，它經(jīng)受住了大量實(shí)驗(yàn)的精確檢驗(yàn)。然而，標(biāo)準(zhǔn)模型并非完美無缺，它至今仍存在一些問題還沒有得到合理的解決。對新物理的尋找是當(dāng)前高能粒子物理最重要的任務(wù)之一。而重味物理，尤其是B物理在檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)模型，尋找新物理信號中起到重要的作用。
　　本文主要對當(dāng)前廣泛討論的一些B介子的衰變過程進(jìn)行了詳細(xì)的唯象研究。首先，我們簡要介紹標(biāo)準(zhǔn)模型，及處理B介子衰變過程中使用的理論工具，

2、包括算符乘積展開，重整化群等基礎(chǔ)知識，并給出了描述B介子衰變的低能有效哈密頓。其次，我們介紹了幾種計算強(qiáng)子矩陣元的方法，重點(diǎn)討論了QCD因子化方案及其在B介子兩體半單舉衰變中的應(yīng)用。最后我們給出論文的主體，包括兩個部分:
　　第一部分，我們在標(biāo)準(zhǔn)模型的框架下，討論了B介子半單舉過程B→η(')Xs的分支比和Xs的反沖質(zhì)量譜。同時考慮b→η(')s和b→η(')sg兩種機(jī)制對這一過程的影響。在兩體機(jī)制b→η(')s中，我們分別在簡單

3、因子化和QCD因子化方案下，計算了這一過程的分支比。通過引入ACCMM模型，我們給出了由兩體機(jī)制導(dǎo)致的Xs的反沖質(zhì)量譜。在三體機(jī)制b→η(')sg中，我們考慮了由標(biāo)準(zhǔn)硬散射方法得到的η(')g*g耦合的貢獻(xiàn)，還考慮了在殼膠子從外線夸克，出射介子或者從內(nèi)線費(fèi)米子圈輻射出來以及從強(qiáng)企鵝圖的虛膠子劈裂出來的費(fèi)曼圖的貢獻(xiàn)。在同時考慮兩種機(jī)制后，我們計算得到的B→ηXs的分支比和Xs的反沖質(zhì)量譜與實(shí)驗(yàn)相符合。而B→η'Xs的分支比仍與實(shí)驗(yàn)值有較大

4、差距。
　　除了在標(biāo)準(zhǔn)模型的框架下對B介子衰變的可觀測量進(jìn)行理論預(yù)言。我們還可以用一些實(shí)驗(yàn)上測量的比較精確且對新物理敏感的衰變過程，來限制某些超出標(biāo)準(zhǔn)模型的新物理的參數(shù)空間，從而對實(shí)驗(yàn)上尋找新物理信號提供補(bǔ)充信息。這是本文第二部分工作的出發(fā)點(diǎn)。
　　第二部分，我們利用(B)→(K)*μ+μ-和Bs→μ+μ-衰變最新的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來對頂夸克tcZ反常耦合的參數(shù)空間給出限制。對于頂夸克的味改變中性流過程t→qZ，標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)言其分支比

5、在10-10量級，遠(yuǎn)低于探測器可觀測的范圍。然而，這個過程在很多新物理模型中被顯著增強(qiáng)，因此任何關(guān)于這一衰變存在的實(shí)驗(yàn)信號都可以被認(rèn)為是新物理存在的間接證據(jù)。當(dāng)然，除了在高能對撞機(jī)上直接尋找t→qZ衰變過程，我們還可以研究tqZ反常耦合效應(yīng)對包括頂夸克圈圖的低能味物理的影響。在這部分工作中，我們系統(tǒng)的研究了tcZ反常耦合效應(yīng)對(B)→(K)*μ+μ-和Bs→μ+μ-衰變的影響。在考慮了這兩個衰變道最新的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的限制后，我們發(fā)現(xiàn)，在反常