微扰量子色动力学及重味物理若干问题研究

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本文对微扰量子色动力学及重味物理中存在的若干问题进行了研究。包括:(1)Bc介子衰变到S波粲夸克偶素的次领头阶修正;(2)ηJ/Ψ电产生过程的截面研究;(3)小PT下重夸克对产生来探测胶子全息结构;(4)通过轻子对和光子重建标准模型Higgs玻色子。(5)最大共形原理运用到B介子两体衰变过程。  Bc介子及其激发态目前是唯一由两种不同重味夸克组成的介子,其产生与衰变性质的研究对于检验强相互作用理论提供了一个重要平台。我们在非相对论性量子色动力学框架下计算了Bc介子遍举衰变到S波粲夸克偶素和一个轻的赝标或者矢量介子包括π,K,ρ,和K*的次领头阶修正。与传统的朴素因子化相比,我们考虑了不可因子化图贡献。选取一定的参数后,QCD次领头阶修正为B±c→ηcπ±过程提供了一个1.75的K因子,而对于B±c→J/Ψπ±过程的K因子是1.31。次领头阶修正能够减少理论计算的结果对重整化能标的依赖。此外在重夸克极限下,也就是mb→∞,我们给出了其渐近的解析表达式。我们发现湮灭图在这个极限下贡献为0,按z=mc/mb展开后的领头阶贡献来自于形状因子和硬旁观者散射过程。与LHCb合作组测量的最新数据对比,我们计算的结果能够很好地解释实验数据。  结合BESⅢ和Belle合作组最近对e+e-→ηJ/Ψ过程的截面测量,我们在非相对论性量子色动力学框架下计算了这个过程的截面,精度达到了O(α4s)。在质心系能量4.009GeV处,我们计算出来的截面为34.6pb,与BESⅢ的测量结果一致。此外在Belle实验中在质心系能量从4.0GeV到5.3GeV区间也对该过程做了测量,我们计算的结果与Belle数据基本吻合。考虑到η和η的混合以及η中可能存在的双胶子组分,我们也相应计算了e+e-→ηJ/Ψ的截面,可以在Belle实验中得到检验。  在深度非弹性散射过程中,针对重夸克对的产生,我们推导了小PT下横向动量依赖的因子化公式。其横向动量远小于其重夸克对的不变质量。单圈水平下,我们分别根据Ji-Ma-Yuan和Collins-11方案对该过程做了因子化证明。定义了一个新的软因子,从而微分截面可以因子化为一个硬散射因子,横向动量依赖的部分子分布函数,和一个软因子。我们的结果对于研究胶子的横向动量依赖分布函数,即胶子的全息结构有重要的唯象意义。此外我们的结果还可以推广到双喷注,双强子的产生过程。  为了确定最近在ATLAS和CMS实验中在125GeV附近发现的新粒子是标准模型Higgs玻色子,同时研究其衰变性质,我们分析了标准模型Higgs玻色子辐射衰变到轻子对的过程。当选择的末态粒子能量都大于1GeV时,这一过程的分支比将达到Higgs玻色子直接衰变到轻子对分支比的三分之二。最后我们给出了轻子对不变质量分布曲线:当轻子对是未翻转螺旋度时,其不变质量在Z玻色子质量附近有一个峰;当轻子对是翻转螺旋度时,其不变质量将是一个平滑的分布。  微扰QCD展开级数在固定阶会有重整化能标和重整化方案的依赖性,从而造成理论预言极大的不确定性。通过高阶修正,能标的不确定度可以得到控制,但仍然残留了一部分不确定性。基于最大共形原理,可以将非共形项吸收进有效的耦合常数中,设置一个确定的能标。我们运用最大共形原理到B介子两体衰变过程,求和其非共形项,消除理论结果对重整化能标的依赖。
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