高激发态重介子的产生与衰变研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:wgz204
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在近年来,Belle,BaBar以及LHCb实验组发现了大量的轨道和径向激发态重介子,在理论上对这些粒子进行分类是进一步研究的基础。与此同时,仍然有大量在理论模型中预言的高激发态重介子,尚未被实验探测到,因此计算其在特定衰变道的产率,对于实验上寻找这些高激发态粒子具有重要的参考意义。在本文中,基于Bethe-Salpeter方法以及Cornell模型,我们研究了D波粲介子在Bq(q=d, s, c)衰变中的产生,以及实验中所发现的激发态1?粲介子的强衰变性质。  在本文中,我们首先利用BS方法计算Bc介子到D波粲偶素的半轻与非轻衰变,即ηc2(11D2),ψ2(13D2),和ψ3(13D3)。Bc介子是唯一的由两个重夸克所组成的开味基态重介子,因而只能弱衰变,目前理论中对其衰变到D波粲偶素的研究非常匮乏。而当前实验中发现的ψ2(3823)极有可能为13D2态粲偶素,而另外两个D波的ηc2(11D2)和ψ3(13D3)目前仍没有被探测到;同时,由于夸克模型理论估计11D2,13D2以及13D3态粲偶素质量都在DD?阈值附近,导致其宽度非常窄,有利于在实验中被观测到。在我们的计算中,利用BS方法计算的强子跃迁矩阵元,能够有效的包含对于高激发态非常重要的相对论修正。我们的计算结果表明,在Bc衰变中D波粲偶素的产生分支比可达到10?4量级,已经到达到当前LHC B工厂的探测阈值,在未来的实验中将有很大的几率发现这些D波粲偶素粒子。  另一方面, BaBar与LHCb实验组也在近年来发现一批激发态的开味粲介子,其中有可能的2?态D2以及3?态的D?(s)3等D波介子,而其它的D波D(s)介子仍然没有被探测到。因此,在理论上对这些D波重轻介子在相应的Bq(q=d, s, c)介子衰变中的产生问题进行系统性研究,对于理论和实验都具有重要的参考意义,这些内容也是本文的一个重要研究课题。我们利用Salpeter波函数求解相应过程的强子弱衰变矩阵元,同时给出了一些实验中的可观测物理量,如半轻衰变中的前后不对称度AFB,带电轻子动量和角度分布谱,以及半轻和非轻衰变的宽度与分支比。我们的结果表明D波D(s)介子在相应的ˉB(s)衰变中的分支比可以到10?3量级,而Bc到D波D介子的半电子衰变分支比在10?5量级。另外,对于2?态粒子,D2和D′2,其为1D2?3D2的混合态粒子,我们给出其半轻衰变宽度随混合角变化的分布。同时,为了本研究的完整起见,我们也计算了Bc到D波Bd,s介子的半轻与非轻衰变。  与此同时,在近年来的实验中,也发现了一些可能的量子数为1?的激发态粲介子,包括 D?s1(2700)+, D?s1(2860)+, D?(2600)0, D?(2650)0, D?1(2680)0和D?1(2760)0。对这两个D?s1介子的研究中,人们发现其属性与理论预言的2S和1D态介子存在一定的偏差,难以用简单的2S+1LJ对其进行分类识别;而在传统的夸克模型下,上述4个D介子应该对应着两个激发态的1?粲介子,目前实验探测的不一致也对其识别造成很大的困扰。在本文的研究中,我们利用BS方程以及PCAC关系对这些潜在的1?粲介子主要的强衰变属性予以系统性研究。我们的结果揭示,这两个1?态Ds介子可以在23S1?13D1混合机制下,用一个小的混合角很好的解释。而D?(2600)0同样可以在这种混合机制下,被解释为23S1主导的态;对于D?(2650)0和D?1(2680)0,在2S和1D两种不同的识别下,我们的得到的总宽度同实验结果都没有巨大的冲突,如果考虑到夸克模型预言的质量区间,其更有可能对应着23S1态粲介子;对于LHCb发现的D?1(2760)0,如果将其识别为13D1态粒子,我们计算得到的总宽度比实验测量大了100 MeV。同时我们给出了和其他理论结果的对比,以及几个比较重要的衰变宽度的比率。对于这些1?态D介子的识别,更进一步的实验测量信息是很有必要的,如衰变比率Γ(Dπ)/Γ(D?π)。
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