若干b味介子弱衰变唯象研究

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随着国际大型强子对撞机LHC和超级b介子工厂SuperKEKb/Belle-Ⅱ实验的深入开展,积分亮度的大幅度提高,以前很多没有被测量到的b味介子衰变将被观测到,这将把b物理相关研究推向新的高峰。b味介子的两体非轻衰变在检验标准模型、处理强子矩阵元的计算方法(QCD因子化,微扰QCD等),寻找其中的反常现象,探索新物理的间接信号等方面具有重要意义。随着实验上更多的衰变模式被观测,将给我们提供更加丰富的衰变过程,同时对b味介子的理论预言精度提出了更加严格的要求。本文,我们将对Bu,d,s*→Du,d,s*V,Υ(nS)→BcV(n=1,2,3)以及Bu,d,s→SM(M=P,V,S,T)衰变过程开展系统研究。首先,本文用简单因子化方法研究了Bu,d,s*→Du,d,s*V的衰变。B介子的类似过程,例如,Bd,s→Dd,sV和Bd,s→Dd,sV衰变,都只有3个螺旋度振幅,但是Bq*→Dq*V衰变的初末态全部都是矢量介子,这样的衰变道总共有7个螺旋度振幅。我们通过对这7个螺旋度振幅对应的螺旋态的分析,发现这7个螺旋度振幅之间存在非常明显的等级关系,通过对螺旋度分支比和极化分数的数值计算,这一关系得到证实。接着,我们采用QCD因子化方法对Υ(nS)→BcV(n=1,2,3)以及Bu,d,s→SM(M=P,V,S,T)衰变进行了研究。我们首次对Υ(nS)→Bcρ和BcK*(n=1,2,3)衰变的横向振幅的次领头阶QCD修正进行了计算。虽然相比纵向极化振幅,T(nS)→BcV(n=1,2,3)衰变的横向振幅贡献要小很多,但仍然有大约10%的贡献是不能忽略的。最后,LHCb合作组测量到Bs0→K0*(1430)+K+c.c.和Bs0→K0*(1430)0K0+c.c.的衰变,这是国际上关于Bs介子衰变到一个标量末态的首次观测。此外,还有丰富的Bu,Bd衰变到标量粒子的实验数据。因此,我们进而对B→SM两体非轻衰变开展了研究。以B→SP,SV为例,给出了Bu,d,s→K0*(1430)P/V(P=K,π;V=K*,ρ,φ,ω)衰变的理论预言。对B→SM衰变的精确计算及唯象分析不仅有助于理论上研究标量粒子(S)的性质,且在寻找B→SM衰变过程中可能存在的反常现象以及新物理的间接信号等方面具有重要的科学意义。
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