B→πρ衰变过程次领头阶修正研究

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自从1977年实验上发现了b夸克以来,B物理就一直是重味物理研究的重点之一。目前B介子的两体强子衰变在实验测量和理论研究两个方面都已有大量的工作和成果。B介子物理的研究目标主要有三个:(1)发现并测量B介子系统的CP破坏,(2)对标准模型进行检验并测量相关味参数,(3)通过对特殊衰变过程的研究发现不同于标准模型的新的物理模型存在的信号或者证据。而B介子物理研究的主要困难则在于强子矩阵元的计算。尽管现在有效哈密顿量的方法已经成熟,但由于在强子化过程中存在非微扰的部分,我们对B介子跃迁形状因子和强子矩阵元的计算一直都存在较大的理论误差。在过去的十年里,我们在B→M2M3的轻介子两体非粲衰变方面做了大量的工作,不过多集中在领头阶加部分次领头阶贡献的水平,理论数据和实验测量之间还存在一定的差异。本文的工作是采用PQCD因子化方法以B→πp五个衰变道为例,阐述对B→PV衰变的计算和研究。其中不仅包含完整的领头阶和已知的次领头阶贡献,还考虑了新近完成的形状因子的Twist-2和Twist-3次领头阶修正的贡献。本文的第二章是综述部分。我们首先对标准模型的基础理论做了一个介绍,对CKM夸克混合矩阵、低能有效哈密顿量方法、强子矩阵元的计算方法和B介子衰变过程中的可观测量做了一个概括性的介绍,重点对本文计算部分采用的PQCD因子化方法做了详细介绍。在第三章我们首先介绍了强子矩阵元及介子波函数的定义,然后给出B→PV衰变的振幅在领头阶、次领头阶近似下的解析结果。第四章我们则对本文具体研究的B→πp五个衰变道的衰变分支比和CP破坏进行了数值计算,并与在QCDF因子化方法下的理论预言值及目前已知的实验测量结果进行了比较和分析。通过解析推导,数值计算和唯象分析我们发现:1、在B→πρ的五个衰变过程中加入次领头阶修正后衰变分支比和CP破坏的理论预言值全部更贴近实验测量值,次领头阶的修正效果比较明显。2、在B-→πρ的五个衰变过程中,次领头阶修正的贡献均以顶角修正为主,每个衰变过程中,顶角修正的贡献均超过30%。对于B~0→π~0ρ~0衰变,因为没有夸克圈修正和磁企鹅图修正的贡献,因此威尔逊系数修正的贡献也很大,约占30%。其它四个衰变道的夸克圈修正、磁企鹅图修正以及形状因子的修正贡献均比较小。3、B~+→π~0ρ~+矿衰变的直接CP破坏理论预言值与实验测量值接近,B~0→π~0ρ~0衰变的理论预言值是0.6%,接近于零,在实验中也没有发现其直接CP破坏。其它三个衰变道的理论预言与实验测量之间还存在一定的差别,但是相比只在领头阶修正下的结果已经接近了很多,两方面数据在误差范围内可以找到交集。在论文的第五章,我们对全文做了总结,并对未来B介子物理的发展做了展望。
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