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本论文主要致力于在标准模型及最小超引力模型框架下系统地研究B介子两体非轻无粲衰变过程:B→M<,1>M<,2>。
第一章,讨论了标准模型理论遇到的主要困难,介绍了构建新物理模型的动机,并解释了为什么超对称模型会引起广泛的兴趣。
第二章,对标准模型及各种超对称模型做了简要的介绍及讨论。
第三章,对B物理研究的基本理论框架作了简单的综述,然后对B介子衰变过程强子矩阵元计算的各种因子化方法作了评论,重点讨论了QCD因子化方法。
第四章首先对最小超引力模型下出现的带电希格斯、带电超微子、中性超微子及胶微子企鹅图作了相关推导,抽出了形状因子F<,L,R><1,2>,给出了新物理对威尔逊系数C<,k>(M<,w。)修正的表达式。通过对超对称参数空间的扫描计算,我们发现超对称对威尔逊系数C<,k>(k=3~10)的修正非常小几乎可以忽略,但是对C(,7<,γ>)(M<,w>)以及C<,8<,9>>(M<,w>)的修正可以很大,甚至改变这些系数的符号。
第四章,采用QCD因子化方法,计算了对80个B介子两体非轻无粲衰变过程B→M<,1>M<,2>(M<,i>=P,V)的衰变分枝比和CP破坏的新物理修正,并根据B介子工厂实验数据对一些唯象上感兴趣的衰变道做了讨论和分析。对于这些衰变道的衰变分枝比,我们发现由于理论与实验都存在较大的不确定性,只要选取合适的参数,不管是在标准模型下还是在最小超引力模型下,理论预言值和实验测量值均可以较好的符合。然而,对于一些衰变道,超对称贡献可以改善理论值与实验值的符合程度。对我们所考虑的三组典型输入参数,可以看到:在Case-A和Case-C,超对称贡献总是很小。在Case-B,对于那些以树图贡献为主的衰变道超对称贡献影响很小。对于以QCD企鹅图贡献为主的衰变道,超对称的贡献可以比较大,给标准模型理论预言值以较大的修正。例如对B→K(π,η<,()>,φ),K<*>(π,ω,φ,ρ)衰变道的衰变分枝比,超对称贡献可以给出30%~260%的增强。对于B→K(ρ,ω),超对称贡献使它们的分枝比降低大约30%~60%。在标准模型和最小超引力模型理论框架下计算了这80个衰变道的CP破坏不对称性,给出了新物理修正。由于QCD因子化方法本身的限制且输入参数较多,使得理论预言值具有很大的不确定性。与标准模型预言值相比,对Case-A和Case-C,超对称贡献仍然很小。但对Case-B,情况就有所不同:(a)对于B→PP过程,超对称修正往往比较小并且倾向于降低标准模型理论预言值。最大的修正幅度是对B<,0>→K<±>π< >,可以达到-30%左右;(b)对于B→PV衰变道,不管是对直接还是间接CP破坏参数,超对称修正一般都比较大。尤其是对于衰变道B<,0>→ηP<0>,超对称修正使其直接CP破坏的标准模型结果增加了7倍之多。对其它BCPV衰变道的超对称修正在-30%~250%之间;©对某些B→VV衰变道的直接CP破坏,新物理修正也比较大,可以达到-40%→30%。最后,运用所谓的“相消”机制,在一般的最小超引力模型中计算了电子、中子的电偶极矩,并根据其最新的实验数据对模型中两个可能的相角φ<,μ>、φ<,A>的参数空间进行了约束。计算发现新的电偶极矩的实验数据对φ<,A>没有限制,但是却使得对φ<,μ>的约束加强了:在tanβ比较小(大)时,φ<,μ><0.1(<10<-3>)。考虑这两个相角的影响,重新计算了B→πK道的CP破坏参数。结果发现由于电偶极矩的严格约束,相角φ<,μ>比较小,超对称贡献对我们研究的CP破坏参数影响很小,可以忽略。
最后一章,对全文进行了总结,并对未来几年的B理研究作了讨论和展望。