B介子弱衰變和CP破壞在PQCD方法下的研究.pdf

1、很多年來B物理都是粒子物理的熱門領(lǐng)域之一。在B物理的研究中,如何處NB介子衰變中的QCD效應(yīng)一直是一個(gè)熱門的話題,在這方面也有很多成功的理論和模型。其中PQCD方法是比較成功的方法之一,它成功的預(yù)言了遍舉衰變過程的很多實(shí)驗(yàn)。PQCD方法需要利用B介子電弱衰變的有效哈密頓量和基于橫動(dòng)量的因子化理論。
　　 利用PQCD方法我們對B介子到兩類軸矢粒子(3P1態(tài)和1P1態(tài))衰變的形狀因子進(jìn)行了研究。在大反沖的區(qū)域直接計(jì)算出了形狀因子的

2、數(shù)值,然后利用雙奇點(diǎn)模型提供的參數(shù)化公式通過擬合的方法將其推廣到整個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)區(qū)域上。作為一個(gè)副產(chǎn)品,我們計(jì)算了所有帶電流的B介子到軸矢粒子的半輕衰變過程。我們得到大多數(shù)衰變道的衰變分支比在10-4的量級上,這些數(shù)據(jù)還有待予正在進(jìn)行的或?qū)磉M(jìn)行的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)。奇異的軸矢粒子態(tài)K1A和K1B之間由于SU(3)破壞的效應(yīng)存在著混合,目前這個(gè)混合角有很大的不確定性,為了減少不確定性。我們提出了一個(gè)不依賴于模型的方法,利用將來的B介子衰變數(shù)據(jù)來提取

3、這個(gè)混合角。
　　 作為在軸矢粒子研究中更進(jìn)一步的工作,我們研究了中性流的半輕衰變B→K1(1270)l+l-和B→K1(1400)l+l-。我們利用螺旋度振幅的技術(shù)將衰變振幅分解成幾個(gè)獨(dú)立的洛倫茲不變的部分。我們研究了B→K1l+l-衰變中的雙輕子不變質(zhì)量分布、分支比、極化、前后不對稱性和B→K1l-l+→(Kππ)l+l-衰變的角分布?；旌辖欠柕牟淮_定性會為半輕衰變的分支比帶來很大的差別:在不考慮共振態(tài)貢獻(xiàn)的分支比中,兩個(gè)

4、混合角給出的分支比量級分別是10-6和10-8。不同極化在分支比中所占的比例和前后不對稱性對混合角的數(shù)值并不敏感。在共振區(qū)域,共振態(tài)會顯著改變雙輕予不變質(zhì)量分布的形狀。
　　 我們還嘗試用PQCD方法系統(tǒng)地研究了B介子的粲衰變。在這類衰變中D介子的波函數(shù)存在著很大不確定性。我們先利用六個(gè)B→DP(P代表一個(gè)輕的贗標(biāo)介子)衰變道的數(shù)據(jù)通過擬合的方法確定出了D介子的波函數(shù)。利用我們得到的波函數(shù),在mD/mB和AQCD/mD展開領(lǐng)頭階

5、的精度上,我們研究了154個(gè)B→D(*)((D)(*))M(M代表一個(gè)輕介子)衰變道和40個(gè)B介子到兩個(gè)粲介子的衰變道。我們計(jì)算了所有的分支比、不同極化的貢獻(xiàn)、CP不對稱性和其他對于實(shí)驗(yàn)和理論研究非常有用的量。我們絕大多數(shù)的結(jié)果跟現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)符合的非常好。
　　 在B→D(*)M的計(jì)算中,我們對a2/a1強(qiáng)相位的結(jié)果跟實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)一致。在B→+(D)(*)M衰變中,我們發(fā)現(xiàn)很多衰變道中不可因子化發(fā)射圖和湮滅圖的貢獻(xiàn)不可忽略,這跟B

6、介子到輕介子的衰變中的情況大為不同。比例r=|A(B-→(D)0k-)|/|A(B-→D0k-)的數(shù)值關(guān)系到實(shí)驗(yàn)上從B-→(D)0K-和B-→D0K-兩個(gè)衰變道提取CKM相角γ的精度。我們給出這個(gè)比例的計(jì)算結(jié)果是r=0.092+0.012+0.003-0.003-0.003,這個(gè)數(shù)值還不足以大到讓實(shí)驗(yàn)從這兩個(gè)衰變道非常精確地抽取出γ角的程度。
　　 在B介子到兩個(gè)粲介子的衰變中,我們發(fā)現(xiàn)可因子化的發(fā)射圖是主要的貢獻(xiàn)者。在這部分衰

7、變中理論計(jì)算的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的吻合說明因子化在B介子到兩個(gè)D介子的分支比的計(jì)算中是可靠的。在B介子衰變到兩個(gè)矢量介子的情況中,無論是純湮滅過程還是含有發(fā)射圖貢獻(xiàn)的過程,橫向極化占了40％-50％的貢獻(xiàn),這個(gè)數(shù)據(jù)是跟現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)相符的。理論計(jì)算得到的這些衰變中直接CP破壞非常小,這從另一個(gè)角度說明實(shí)驗(yàn)上任何大的直接CP破壞都會首先被看作是新物理的信號。在中性B衰變中,我們得到了較大的混合CP破壞,這些結(jié)果也跟實(shí)驗(yàn)相符,可以用來跟其他方式測得的