重味介子弱衰變機制及其中的強相互作用研究

《重味介子弱衰變機制及其中的強相互作用研究》是依託南開大學，由楊茂志擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：重味介子弱衰變機制及其中的強相互作用研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：楊茂志
• 依託單位：南開大學

中文摘要

重味物理是當前粒子物理中最重要的前沿領域之一。研究重味介子衰變機制，可以檢驗標準模型中關於弱電相互作用的理論，探索CP破壞的來源問題，也可以檢驗關於強相互作用的理論QCD。已經運行的B 介子工廠積累了大量的B介子衰變事例，位於費米實驗室的Tevatron也採集了數量可觀的重味介子衰變事例，LHC已經運行，超級B工廠正在加緊建造。豐富的實驗說明重味物理研究仍處在黃金時期，於此同時理論唯象研究也取得了很大進展。受強子參與過程的非微擾性質的影響，重味介子非輕子衰變的精確計算是理論難題。結合豐富的實驗數據，以及進幾年來取得的理論進展，我們將研究重味介子的束縛態動力學，重味介子的衰變過程，研究QCD理論在其中的套用問題，提高理論預言的精確性。重味介子的稀有衰變過程又是對超出標準模型之外的新物理敏感的過程，我們將著重研究對於稀有衰變如何提高理論預言精確度的問題。結合實驗，不斷探索新現象、發展新方法。

結題摘要

重味介子波函式及夸克動量分布振幅是研究重味介子衰變過程中所需要的一個重要物理量。目前勢模型方法是計算重味介子中夸克與反夸克束縛態波函式的一個行之有效的唯象方法。為了確定重味介子波函式，我們利用相對論勢模型方法研究了B和D介子及其高激發態構成的質量譜。考慮了與夸克自旋相關的相互作用項，在自旋及軌道角動量相關的哈密頓量中引入了四個相對論性參數，經過這樣修正的有效哈密頓量能夠很好地描述重味介子質量譜，解決了Godfrey-Isgur模型中對個別介子質量預言比實驗測量值偏大的問題。由此也確定了重味介子中夸克與反夸克束縛態的波函式。利用相對論勢模型確定的波函式，我們研究了B和D介子的純輕輻射衰變過程，考慮了QCD修正的因子化問題，證明在包括1/mQ貢獻的情況下，因子化仍然成立。仔細研究了軟光子能區的貢獻、帶電Higgs粒子的貢獻。發現在純輕輻射衰變過程中軟光子能區的貢獻非常大，考慮軟光子能區的貢獻後，可以使分支比增為原來的3倍。利用相對論勢模型得到的波函式計算了重味介子中夸克動量的分布振幅，得到了分布振幅的一個非常簡潔的表達式。在我們這個結果里，橫向動量分布自然出現，不需要額外的假設。這個分布振幅對進一步研究B介子衰變具有一定的科學意義，因為它是建立在較為堅實的動力學基礎之上的。