利用pQCD因子化方法计算B介子三体非轻衰变

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自从实验上发现b夸克以来,对含有b夸克的粒子研究就成为了粒子物理领域中的一个热门话题,我们把对含有b夸克的粒子的研究称为B物理。以LHCb、Belle、BaBar等实验项目组为代表,人们每年都能够在实验上发现大量的B介子衰变案例,这些实验发现可以帮助人们更深入地去研究B介子的基本性质。研究B介子衰变有着重要的意义,我们可以通过这个研究窗口去探索CP破坏起源,并且人们还能够从这项研究中获得大量的QCD动力学原理以帮助我们更深入地理解粒子世界。为了能够对B介子衰变进行有效地计算,人们在经过大量尝试之后逐渐发展起来多种用于计算的方法。在这些方法中,微扰QCD(pQCD)因子化方法有着广泛的计算范围,它可以同时计算因子化图、非因子化图以及湮灭图等贡献项,其功能十分强大。在项工作中,我们采用pQCD因子化方法对B介子三体衰变进行计算,并在最后得到符合实验测量的结果。通过考虑在三体衰变过程中存在矢量或标量的中间共振态,可以将B介子三体衰变简化为类两体衰变,然后在此基础上考虑中间共振态的两体衰变。在计算中,考虑到存在幂次压低效应,可以得出在B介子三体衰变过程中b夸克领头阶存在两个虚胶子交换的结论,在这种情况下直接计算衰变振幅非常困难,所以我们把末态轻介子看作轻介子对来进行处理。我们采用在谐振子基下描述轻介子对的波函数分布振幅,同时在波函数中加入合适的类时形状因子,这样一来就可以把B介子三体衰变变成类两体衰变进行计算,大大地简化了计算过程。本文主要研究了(?)(3686,3770)K-π+衰变过程,并对衰变分支比进行了计算。根据理论上的预期以及实验中的发现,粲偶素Ψ(3686)与Ψ(3770)介子由一定角度的Ψ(2S)与Ψ(1D)介子态混合而成。在本项工作中,对S波、P波以及D波都进行了详细的计算,在计算中考虑了K*(892)0、K*(1410)0、K0*(1430)0、K0*(1680)0、K2*(1430)0五个共振态,其中K0*(1430)0为K-π+介子对 S 波共振态,K*(892)0、K*(1410)0、K*(1680)0为K-π+介子对P波共振态,K2*(1430)0为K-π+介子对D波共振态。对于Ψ(2S)与Ψ(1D)的混合角,我们根据文献选择了混合角度θ=-(12±2)°与θ=(27±2)°。在此基础上分别计算了Ψ(2S)与Ψ(1D)情况下的衰变分支比。根据计算结果可以发现中间态K*(892)0是Bs0→Ψ(2S,1D)K-π+衰变过程中最大的衰变道。将本文的计算结果与实验探测结果进行对比,可以看到Bs0→Ψ(2S)K-π+与Bs0→Ψ(2S)(K*(892)0→)K-π+衰变道的计算结果和实验探测结果都符合的很好,这也验证了 pQCD因子化方法的正确以及基于谐振子基构造介子对波函数振幅的适用性。而其它衰变道由于暂时缺少实验探测结果,所以还不能直接进行对比,我们期待未来在实验上进一步的探测结果。并且我们还发现对于衰变道Bs0→Ψ(3686)K-π+,在计算中考虑混合角之后,其计算结果与衰变道Bs0→Ψ(2S)K-π+计算结果非常接近,这表示或许可以将Ψ(3686)与Ψ(2S)看成同一个态。而对于衰变道Bs0→Ψ3770)K-π+,在计算中考虑混合角之后,其衰变分支相比于Bs0→Ψ(1D)K-π+发生了 2—4倍的增大,这可以归因于Ψ(1D)的衰变常数很小。我们期待着未来在实验上观测到Bs0→Ψ(3770)K-π+衰变道,通过观测结果可以让人们对三体衰变内部机制以及2S-1D混合机制产生更深入的理解。
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