b→s無(wú)粲衰變唯象研究及新物理探索.pdf

1、粒子物理的標(biāo)準(zhǔn)模型(Standard Model)是統(tǒng)一了強(qiáng)相互作用和電弱相互作用的規(guī)范理論。它是迄今為止描述微觀(guān)粒子相互作用規(guī)律的最完美的理論之一。然而,標(biāo)準(zhǔn)模型并不是完美無(wú)缺的,它所存在的某些問(wèn)題至今還沒(méi)有得到合理的解決。這表明粒子物理的標(biāo)準(zhǔn)模型并不是一個(gè)終極的理論,它應(yīng)該是某一能標(biāo)下的一個(gè)低能有效理論,這就為超出標(biāo)準(zhǔn)模型的新物理留出了發(fā)展的空間,即在更高的能標(biāo)下應(yīng)該有更基本的理論出現(xiàn)。重味物理,尤其是B物理,是檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)模型、探索C

2、P破壞的起源以及尋找新物理的理想場(chǎng)所。因此,在近幾十年來(lái),對(duì)B介子衰變的研究成為一個(gè)非常熱門(mén)和前沿的領(lǐng)域。
　　 本文主要針對(duì)當(dāng)前存在問(wèn)題的一些B介子衰變過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)的研究和分析,并適時(shí)引入新物理以尋求解決方案。首先,我們簡(jiǎn)要概述了粒子物理的標(biāo)準(zhǔn)模型,其中包括CKM矩陣和幺正三角形以及重正化群理論等基礎(chǔ)內(nèi)容。其次,我們回顧了與B介子衰變相關(guān)的低能有效哈密頓量,并詳細(xì)介紹了QCD因子化方法。最后是我們論文的主體部分,其中包括下面

3、幾部分:
　　 首先,在QCD因子化框架下,針對(duì)其中旁觀(guān)者和湮滅圖貢獻(xiàn)中存在的端點(diǎn)發(fā)散問(wèn)題,我們采用一種新穎的紅外有限的膠子傳播子形式重新計(jì)算了B→PP,PV衰變的旁觀(guān)者和湮滅圖振幅。在這部分,我們?cè)敿?xì)的討論了該方案對(duì)旁觀(guān)者和湮滅圖貢獻(xiàn)的大小和其中的強(qiáng)相位的影響。接著,結(jié)合最新的關(guān)于B→πK,πK*和ρK衰變的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),使用QCD因子化方法,我們對(duì)其存在的“πK puzzle”問(wèn)題進(jìn)行了研究。我們引入了一組模型無(wú)關(guān)的(贗-)標(biāo)量

4、耦合形式的算符-s(1+γ5)b(×)-q(1+γ5)q(q=u,d)來(lái)解決這一問(wèn)題。我們的結(jié)果表明,在我們所擬合的新物理參數(shù)空間內(nèi),所有12個(gè)衰變道相關(guān)的物理可觀(guān)測(cè)量都可以和實(shí)驗(yàn)結(jié)果達(dá)到很好的一致。很自然的,“πK puzzle”問(wèn)題也得到了解決。
　　 接著,我們?cè)敿?xì)地介紹了本文使用較多的非普適Z'模型,并對(duì)于同樣的“πK puzzle”問(wèn)題進(jìn)行了進(jìn)一步的研究。我們利用最新的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)Z'模型中的新物理參數(shù)進(jìn)行了較以往更加嚴(yán)

5、格的限制并分為五種情況對(duì)該新物理模型中的耦合進(jìn)行了討論。我們的結(jié)果表明,在該模型下,一個(gè)新的約為-86°的弱相位對(duì)解決“πK puzzle”問(wèn)題起到關(guān)鍵作用。
　　 同樣是b→s過(guò)程的Bs--Bs反混合,Bs→μ+μ-和B→Xsμ+μ-衰變對(duì)新物理也十分的敏感。最近的CDF和D0實(shí)驗(yàn)組的實(shí)驗(yàn)報(bào)告都指出了在Bs系統(tǒng)中存在著新的CP破壞的跡象。結(jié)合我們?cè)诖瞧者mZ'模型中對(duì)B→πK,πK*和ρK的研究結(jié)果,我們對(duì)Bs--Bs混合和B

6、→Xsμ+μ-衰變過(guò)程進(jìn)行研究,得到了較以往更加精確的b-s-Z'和μ-μ-Z'耦合的數(shù)值結(jié)果。我們發(fā)現(xiàn)Bs--Bs混合問(wèn)題可以在代非普適Z'模型中得到解決,并且滿(mǎn)足B→Xsμ+μ-衰變的實(shí)驗(yàn)限制。利用對(duì)Bs--Bs混合和B→Xsμ+μ-衰變過(guò)程的分析結(jié)果,為了尋求B→K*μ+μ-衰變?cè)诘湍軈^(qū)存在的前后不對(duì)稱(chēng)問(wèn)題的解決方案,我們進(jìn)一步對(duì)代非普適Z'模型的影響進(jìn)行了研究,并得到了不同耦合形式之間的大小關(guān)系。但是,由于B→Xsμ+μ-對(duì)μ-

7、μ-Z'耦合的嚴(yán)格限制,我們發(fā)現(xiàn)B→K*μ+μ-衰變?cè)诘湍軈^(qū)的前后不對(duì)稱(chēng)的理論預(yù)言可以在解S1(S2)中被Z'貢獻(xiàn)提高80％(50％),但是仍然很難在1σ誤差范圍內(nèi)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果達(dá)到一致。
　　 除了B介子系統(tǒng),π,η→ι+ι-等一些已被理論和實(shí)驗(yàn)精確檢驗(yàn)的衰變道也給我們檢驗(yàn)新物理提供了優(yōu)良的場(chǎng)所。最近HyperCP實(shí)驗(yàn)組聲稱(chēng)在∑+→pμ+μ-衰變中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)質(zhì)量為214.3MeV的中性標(biāo)量介子P0。這一粒子被指出有可能是次最小超對(duì)