b→s無粲衰變唯象研究及新物理探索.pdf

1、粒子物理的標準模型(Standard Model)是統(tǒng)一了強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粒子相互作用規(guī)律的最完美的理論之一。然而,標準模型并不是完美無缺的,它所存在的某些問題至今還沒有得到合理的解決。這表明粒子物理的標準模型并不是一個終極的理論,它應(yīng)該是某一能標下的一個低能有效理論,這就為超出標準模型的新物理留出了發(fā)展的空間,即在更高的能標下應(yīng)該有更基本的理論出現(xiàn)。重味物理,尤其是B物理,是檢驗標準模型、探索C

2、P破壞的起源以及尋找新物理的理想場所。因此,在近幾十年來,對B介子衰變的研究成為一個非常熱門和前沿的領(lǐng)域。
　　 本文主要針對當前存在問題的一些B介子衰變過程進行了詳細的研究和分析,并適時引入新物理以尋求解決方案。首先,我們簡要概述了粒子物理的標準模型,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,針對其中旁觀者和湮滅圖貢獻中存在的端點發(fā)散問題,我們采用一種新穎的紅外有限的膠子傳播子形式重新計算了B→PP,PV衰變的旁觀者和湮滅圖振幅。在這部分,我們詳細的討論了該方案對旁觀者和湮滅圖貢獻的大小和其中的強相位的影響。接著,結(jié)合最新的關(guān)于B→πK,πK*和ρK衰變的實驗數(shù)據(jù),使用QCD因子化方法,我們對其存在的“πK puzzle”問題進行了研究。我們引入了一組模型無關(guān)的(贗-)標量

4、耦合形式的算符-s(1+γ5)b(×)-q(1+γ5)q(q=u,d)來解決這一問題。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個衰變道相關(guān)的物理可觀測量都可以和實驗結(jié)果達到很好的一致。很自然的,“πK puzzle”問題也得到了解決。
　　 接著,我們詳細地介紹了本文使用較多的非普適Z'模型,并對于同樣的“πK puzzle”問題進行了進一步的研究。我們利用最新的實驗數(shù)據(jù)對Z'模型中的新物理參數(shù)進行了較以往更加嚴

5、格的限制并分為五種情況對該新物理模型中的耦合進行了討論。我們的結(jié)果表明,在該模型下,一個新的約為-86°的弱相位對解決“πK puzzle”問題起到關(guān)鍵作用。
　　 同樣是b→s過程的Bs--Bs反混合,Bs→μ+μ-和B→Xsμ+μ-衰變對新物理也十分的敏感。最近的CDF和D0實驗組的實驗報告都指出了在Bs系統(tǒng)中存在著新的CP破壞的跡象。結(jié)合我們在代非普適Z'模型中對B→πK,πK*和ρK的研究結(jié)果,我們對Bs--Bs混合和B

6、→Xsμ+μ-衰變過程進行研究,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混合問題可以在代非普適Z'模型中得到解決,并且滿足B→Xsμ+μ-衰變的實驗限制。利用對Bs--Bs混合和B→Xsμ+μ-衰變過程的分析結(jié)果,為了尋求B→K*μ+μ-衰變在低能區(qū)存在的前后不對稱問題的解決方案,我們進一步對代非普適Z'模型的影響進行了研究,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μ-

7、μ-Z'耦合的嚴格限制,我們發(fā)現(xiàn)B→K*μ+μ-衰變在低能區(qū)的前后不對稱的理論預(yù)言可以在解S1(S2)中被Z'貢獻提高80％(50％),但是仍然很難在1σ誤差范圍內(nèi)和實驗結(jié)果達到一致。
　　 除了B介子系統(tǒng),π,η→ι+ι-等一些已被理論和實驗精確檢驗的衰變道也給我們檢驗新物理提供了優(yōu)良的場所。最近HyperCP實驗組聲稱在∑+→pμ+μ-衰變中發(fā)現(xiàn)了一個質(zhì)量為214.3MeV的中性標量介子P0。這一粒子被指出有可能是次最小超對