标准与协变光前方法及其在b味强子半轻衰变中的应用

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重味物理,尤其是b味强子是粒子物理研究的重要组成部分,它在精确检验粒子物理标准模型,寻找新物理间接迹象,和探究CP破坏起源等方面具有重要意义。近年来,备受人们关注的B→D(*)?ν?半轻衰变中出现的“RD(*)反常”,暗示了可能的新物理效应,如果这一反常现象被将来更加精确的高能物理实验所证实,则相应的,在其它的b味强子的半轻衰变中也可能存在类似的反常现象。此外,随着高能物理实验的迅速发展,具有较大分支比的b味强子半轻衰变有望被将来的高能物理实验观测到。因此,与B→D(*)?ν?类似,本文将对同样由b→c?ν?过程引起的其它b味强子半轻衰变展开研究。除此之外,在对b味强子半轻衰变的理论计算中,形状因子是必不可少的非微扰输入参数,需要借助非微扰计算方法得到,本文将采用协变光前的方法来计算该非微扰物理量。本文的主要研究工作包含以下两部分:本文首先仔细的研究了光前夸克模型(LFQM),然后分别用标准光前(SLF)和协变光前(CLF)两种方法计算了P→P,S,V,A衰变过程中与张量流矩阵元相关的形状因子,通过对该非微扰物理量的计算,详细研究分析了SLF和CLF夸克模型的自洽性和协变性问题,经研究发现导致LFQM的自洽性和协变性问题的根源相同,它们都是由CLF夸克模型中存在部分对类光矢量ωμ-依赖的非物理贡献造成的,针对LFQM这两个问题,本文提出了一种自洽的方案(即type-Ⅱ方案)加以解决。除此之外,我们还首次发现了在传统的CLF夸克模型中存在的一种“新”的自洽性问题,并针对这一问题进行了详细的分析,分析结果表明这种“新”的自洽性问题也可以通过自洽的Type-Ⅱ方案得到解决。最后我们使用CLF的方法给出了由c →q,s(q=u,d)过程引起的Dq,s→ P,S,V,A弱衰变和由b →q,s,c过程引起的Bq,s,c→P,S,V,A弱衰变过程中与张量流矩阵元相关的形状因子的数值结果。考虑到与B→D(*)?ν?类似,同样由b→c?ν?过程引起的B*→V?ν?(V=Du,d*,Ds*,J/Ψ且?=e,μ,τ)和γ(1S,2S)→γ(1S,2S)→Bc*?ν?这两类半轻衰变可以进一步检验“RD(*)反常”,同时它们也是检验形状因子这一非微扰物理量准确性的理想过程,本文将对这两类半轻衰变展开详细的研究。我们首先使用CLF的方法分别对B*→ V?ν?和γ(1S,2S)→Bc*?ν?这两类半轻衰变过程的形状因子进行了计算,然后用所得的结果分别对这两类半轻衰变过程进行系统计算分析,并给出了它们衰变的分支比、轻子自旋不对称和前后不对称、以及分支比的比值等物理可观测量的理论预言。数据结果表明B*和γ(1S,2S)介子半轻衰变均有较大的分支比,有望被未来的高能物理实验观测到。本文的研究为将来关于非微扰物理量计算方法的改变以及未来高能物理实验中关于b味强子半轻衰变的探测提供了理论参考。
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