粲重子衰变到十重态重子的夸克拓扑图方法研究

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重味物理中的粲重子衰变是粒子物理学的重要分支。它帮助我们理解衰变过程中的强子化效应。利用夸克拓扑图方法,我们研究了二体粲重子衰变到十重态重子的过程,即Bc→B*M。其中,Bc表示粲重子∧+c或Ξc+(0),B*表示十重态重子,M表示赝标量介子。第一部分,首先介绍粲重子衰变的研究背景及其意义,接着指出当前研究现状,多位专家老师对粲重子的衰变已经做出一些理论上的尝试。最后,引出夸克拓扑图的方法,并对本文的主要内容进行了简短介绍。第二部分,作为本文的理论支撑,首先了解物质的基本构成及其发现历程。其次,引出夸克的由来,并介绍包含夸克、轻子、媒介子以及相互作用力的标准模型。最后,再以夸克拓扑图具体描述二体粲重子衰变,并分析其分支比公式表达。第三、四部分是核心内容。借着SU(3)味对称性(SU(3)f)不可约方法表示,我们可以用四个参数描述Bc→B*M。接着,利用夸克拓扑图方法,以图像解析Bc→B*M的衰变过程,其中,只有两个W玻色子交换拓扑图在过程中参与作用。在两种方法的比较中,我们注意到夸克拓扑图方法更能容纳SU(3)f破缺,更能有效解释实验。而粲重子衰变到十重态重子存在明显的味对称性破缺。最后,我们预言B(∧c+→∑*0(+)π+(0))=(2.8±0.4)×10-3,这个结果表现了同位旋的对称性。我们也预言B(∧c+→Δ++π-)=(7.0±1.4)×10-4,B(Ξc+→Δ++K-)=(13.5±2.7)×10-4,其中 Δ++是全同粒子uuu构成的,它所在的衰变分支比在Singly Cabibbo-suppressed(简称SCS)衰变渠道中是最大的。并且,这两组衰变在LHCb,BELLEⅡ和BESⅢ实验中都是可能被观测到的。第五部分对前文研究进行总结,并对我们未来的研究进行展望。我们所使用的夸克拓扑图方法具有普遍性,三体衰变也可能适用。我们已经做了一些三体方面的工作,比如:∧+c衰变到八重态重子和介子对MM(∧c+→BMM)。理论上,该衰变过程包含14个夸克拓扑图。另外,我们注意到不可约化的SU(3)f对称性和夸克拓扑图图像法两种方法的一致性,但夸克拓扑图更能容纳SU(3)f破缺,更能有效解释实验。所以,我们有理由认为这两个方法在其他衰变模式中也具有类似的一致性,尤其是我们最近做的粲重子衰变到八重态重子的过程,即Bc→BM,而B是自旋1/2的重子。我们期望可以解释Bc→BM现有实验数据,而且可以对多个衰变进行预言,这将是我们未来的研究方向。
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