【摘 要】
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粒子物理的标准模型是描述自然界中的强相互作用、弱相互作用和电磁相互作用这三种基本相互作用的理论。从建立至今,它已经经受住了大量实验的检验,被认为是有史以来最成功的理论之一。但是,标准模型依然面临着一些难以解决的实验现象,例如一些观测量的理论预言值与实验测量值之间存在较大的偏差,这为超出标准模型的新物理提供了一定的空间。在探寻新物理方面,当前粒子物理实验主要朝着两个方向发展,一是通过提高对撞机的对撞
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粒子物理的标准模型是描述自然界中的强相互作用、弱相互作用和电磁相互作用这三种基本相互作用的理论。从建立至今,它已经经受住了大量实验的检验,被认为是有史以来最成功的理论之一。但是,标准模型依然面临着一些难以解决的实验现象,例如一些观测量的理论预言值与实验测量值之间存在较大的偏差,这为超出标准模型的新物理提供了一定的空间。在探寻新物理方面,当前粒子物理实验主要朝着两个方向发展,一是通过提高对撞机的对撞能量来直接寻找新粒子,二是通过增加对撞机的亮度来精确检验标准模型,进而间接寻找新物理存在的信号。目前为止,人们并未在大型强子对撞机所能探索的能量范围内发现超出标准模型的新粒子存在的直接迹象,因此对新物理的寻找就需要借助于一些间接的方法,其中b强子的一些衰变过程的角分布就能够作为连接实验测量和理论预言的桥梁。更高亮度、更高精度的实验测量将允许我们对b强子各种衰变过程的角分布进行更加细致的研究,从而使得我们能够更加精确地检验标准模型,寻找新物理存在的迹象。近年来,在BaBar、Belle和LHCb实验上发现的R(D(*))反常引起了人们广泛的关注,对于其中可能隐藏的新物理效应也已经有过许多研究。由于从夸克层面看同属于b→cτvT跃迁过程,Λb→Λcτvτ衰变过程同样可以受到这些新物理的影响。同时,相对于介子过程,由于Λb重子的自旋为1/2,使得这一过程对不同的洛伦兹结构更加敏感。但是,研究这一过程的角分布存在一个主要的困难,即τ轻子的动量在实验上难以测定。因此,本论文进一步考虑了τ→vτπ次级衰变,进而构造了可观测的角分布。首先,我们简单地介绍了标准模型和有效理论,以及计算角分布时使用的螺旋度振幅方法。接着,我们在mb能标的低能有效哈密顿量框架下,详细地计算了 Λb→Λc(→Λπ)τ(→vτπ)vτ过程的角分布。然后,我们通过角分布构造了各种可观测量,并且研究了目前实验数据限制下的新物理对这些可观测量的影响。我们发现,张量类型的新物理对可观测量AFBΛ,AFBπ,CF,AC(1)和AC(2)的贡献相对较大。除此之外,我们还构造了 CP破坏的可观测量<AT(1)>和<AT(2)>;由于在标准模型下它们严格等于零,因此只要在实验上观测到它们就是新物理的确切信号。特别是<AT(2)),由于它只会受到张量类型的新物理的贡献,因此若观测到它不为零,则不仅可以确定存在新物理,而且可以确定存在张量类型的新物理。综上所述,Λb→Λc(→Aπ)τ(→vτπ)vτ过程的角分布可以用于研究b→ cτvτ过程中的新物理效应。随着进一步的、更为深入的实验和理论研究,我们或许可以在B物理领域发现或排除新物理存在的间接证据。
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