微扰QCD因子化方法计算四体B(s)→(ππ)(ππ)衰变

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作为检验标准模型、寻找新物理存在的重要依据,B介子衰变过程一直是粒子物理领域备受关注的热点。在实验上,LHCb等实验组已经收集并分析了大量的B介子衰变数据。然而在理论方面,由于B介子系统中涉及到多个能标以及多个自由度而使得计算过程变得复杂。对于计算中最为复杂的强子矩阵元,目前已经发展起来许多因子化处理方法。基于KT因子化建立的微扰QCD(p QCD)因子化方法的主要思想是将QCD过程中微扰的“硬”的部分和非微扰的软QCD部分分开,用不同的方法处理,从而得到数值结果。本文主要通过微扰QCD因子化方法来计算B介子四体衰变过程。与两体衰变过程相比,多体衰变过程中涉及到更复杂的动力学机制,目前还不能够直接进行理论计算,而是通过标量和矢量中间共振态将多体衰变转换为类两体衰变过程进行计算分析。对于不同的中间共振态,所采取的共振态的类时形状因子模型各不相同。在标量共振态f0(500)中,一般采用Breit-Wigner(BW)模型,对于标量f0(980)共振态来说,通常在Flatté模型下计算。通过利用Gounaris-Sakurai(GS)模型来计算ρ(770)矢量共振态,对于矢量共振态ω(782),同样采用Breit-Wigner(BW)模型来计算。在B介子四体衰变过程的研究中,本文首先简述了研究B介子衰变过程中所需要的理论工具,接下来重点介绍了p QCD因子化方法。最后通过应用p QCD因子化方法来计算B介子的四体B(s)→(pp)(pp)衰变过程并对本文做了总结与分析。在具体的振幅计算过程中,在p QCD因子化框架下,将两个末态介子作为一个介子对,通过引入介子对振幅,并将末态介子之间的相互作用吸收到类时形状因子当中,从而将B介子的多体衰变过程的计算转变为类两体衰变过程的计算。本文给出了sB~0→(pp)(pp)衰变过程的衰变分支比,CP破坏以及P波贡献的极化矢量分数。对于B~0→r~0(→pp)r~0(→pp)衰变过程,由于该衰变过程中大的横向极化分数,一直以来就是研究热点,所以本文也对该衰变过程进行了计算,并给出数值结果。结果表明:(1)对于sB~0→(pp)(pp)衰变过程,衰变分支比10-7量级。其中,贡献最大的衰变道为sB~0→f0(980)(→pp)f 0(980)(→pp)衰变过程。(2)在衰变过程sB~0→r~0(→pp)r~0(→pp)和sB~0→r+(→p+p~0)r-(→p-p~0)衰变过程中,由于是纯湮灭衰变过程,所以分支比较小,其中纵向极化是主要的贡献,纵向极化分数在80%以上。本文也推导出了两体衰变过程sB~0→r~0r~0和sB~0→r+r-衰变过程的分支比,本文的计算结果与之前研究的计算结果在误差允许范围内符合。(3)对于sB~0→(pp)(pp)衰变的CP破坏,sB~0→f0(980)(→pp)f 0(980)(→pp)衰变道的CP破坏值几乎为零,对于纯湮灭图衰变过程,CP破坏值也很小。(4)在B~0→r~0(→pp)r~0(→pp)衰变过程中,本文计算了衰变分支比,推导出两体衰变B~0→r~0r~0衰变过程的分支比,和现有的研究数据比较,本文的结果在合理范围内。(5)在B~0→r~0r~0衰变过程中的纵向极化分数一直是研究的重点,本文的数值结果约为36%。
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