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本论文的研究重点为重夸克有效理论和大N QCD及其在重重子弱衰变中的应用。
在第一章中,我们简要回顾了标准模型的内容。在第一节,我们讨论了标准模型中的电弱统一模型,首先介绍了电弱统一模型的规范群,并讨论了电弱模型的拉氏量。然后,我们介绍了在标准模型中非常重要的Higgs机制及电弱模型中规范对称性的自发破缺。在第二节,我们简单地介绍了量子色动力学(QCD)的相关内容。
第二章介绍了重夸克有效理论的内容以及一些应用。在这一章,我们首先讨论了重夸克极限下重夸克之间的自旋-味道对称性,从而引出了一种描述重夸克的有效场论,即重夸克有效理论。紧接着我们介绍了重夸克极限下重夸克有效理论的内容,并讨论了它在重强子弱衰变中的应用,从而引出了重夸克有效理论中非常重要的Isgur-Wise函数,而这将是本文的主要研究内容。之后,我们给出了在1/mQ阶(mQ为重夸克质量)重夸克有效理论的形式。实际应用中,在这一阶将会有更多的Isgur-Wise函数出现。
第三种章介绍大N QCD的相关内容。这一理论从另外一个方面给出了量子色动力学的一个近似。该理论将QCD中的颜色自由度数目从3个扩大到了N个,并设N=∞,从而导出了一系列非常有价值的结论。首先,我们介绍了大N QCD中的分析工具,t Hooft双线图。随后用t Hooft双线图分析了介子在大N极限下的一些性质。最后我们介绍了大N QCD中的重子并讨论了大N极限下重子内部出现的轻夸克之间的自旋-味道对称性。
第四章介绍了我们自己的一个工作。我们将重夸克有效理论应用到Ωb的半轻衰变中,Ωb→Ω(*)cl(v)。在这一章中,我们首先介绍了helicity振幅(helicity振幅代表了各个自旋自由度的贡献)。之后,我们通过重夸克有效理论将Ωb半轻衰变中一般性的形状因子简化为少量普适的Isgur-Wise函数,并通过helicity振幅的方法分析了Ωb半轻衰变中的角分布与各种不对称参数。为了得到数值结果,我们用到了大N QCD给出的Isgur-Wise函数表达式。
在第五章中,我们介绍了自己的另一个工作。重夸克有效理论主要依赖于在重夸克极限下出现的重夸克之间的自旋-味道对称性。而在大N QCD中,重子内部出现了轻夸克之间的自旋-味道对称性。之前有文献将这两个理论在重夸克有效理论的领头阶结合了起来,从而导致不同重子弱衰变的Isgur-Wise函数之间产生了联系。在重夸克有效理论的1/mQ阶,会有很多新的Isgur-Wise函数出现。我们采用类似的分析方法,将大N极限引入1/mQ阶。这一考虑使得众多的Isgur-Wise函数之间有了新的联系,独立的Isgur-Wise函数数量大为减少。我们将这一分析结果再次应用到Ωb的半轻衰变中,并得到了一些数值结果可供将来的实验检验。
最后,在第六章我们对本文作了简短的总结。