B介子稀有衰變中高階QCD效應的理論研究

《B介子稀有衰變中高階QCD效應的理論研究》是依託河南師範大學，由李新強擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：B介子稀有衰變中高階QCD效應的理論研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李新強
• 依託單位：河南師範大學

項目摘要

B介子物理是當前粒子物理研究中的前沿和熱點領域之一。伴隨著B介子工廠、Tevatron和LHC的運行，實驗測量愈來愈精確。為了充分利用實驗數據,進一步檢驗粒子物理標準模型和探索可能的新物理，我們必須提高理論預言的精確度。對B介子非輕衰變來講，問題在於如何有效地計算強子矩陣元。QCD因子化方法和軟共線有效理論是目前用來處理這一問題的兩種有效方案，並在唯象上取得了顯著成功，但仍存在一些亟待解決的問題：高階QCD修正和冪次修正的計算，端點發散問題的處理等。圍繞這些問題，我們將開展如下主要研究工作：（1）系統地計算B介子非輕衰變過程中企鵝圖的兩圈QCD修正；（2）結合解析微擾理論和QCD求和規則等方法，尋找更有效的處理端點發散問題的方案；（3）考慮進完整的頂角修正圖，企鵝圖和旁觀者散射圖的二階修正，對所有B介子非輕衰變過程做一系統分析；（4）密切關注實驗進展，研究B介子系統對各種新物理模型的限制。

結題摘要

B物理屬於當前粒子物理研究中的前沿和熱點領域。在國家自然科學基金的支持下，我們主要圍繞“如何進一步提高強子矩陣元的計算精度”和“如何有效地尋找新物理存在的間接信號”兩大關鍵問題，開展了以下研究工作：1）採用QCD因子化方法和軟共線有效理論，系統地計算了B介子兩體非輕無粲衰變中零頭企鵝振幅的兩圈QCD修正。我們發現這些高階QCD修正項是紅外有限的，從而檢驗了共線因子化定理在兩圈階是成立的；可以帶來新的強相位，從而對直接CP破壞的理論預言影響較大；明顯地降低了理論預言對重整化標度的依賴性。2）採用多圈費曼圖的解析計算技巧，考慮到各種狄拉克結構的重到輕夸克流，完成了由QCD完全理論到軟共線有效理論的兩圈匹配的計算。這些匹配係數在重味物理唯象研究中有著非常廣泛的套用；作為例子，我們具體地討論了它們對B介子到輕介子的躍遷形狀因子間的比值、B介子稀有輻射衰變、以及半單舉衰變過程等的影響。3）結合實驗上的最新限制，系統地研究了頂夸克反常耦合對B介子和K介子的各種稀有衰變過程的影響。我們發現目前這些低能實驗數據對頂夸克反常耦合的限制要比高能對撞機上給出的直接限制更強一些，給出的頂夸克稀有衰變的分支比更嚴格一些。這些研究成果將有助於在高能對撞機上對頂夸克反常耦合的直接尋找。4）考慮進最新的B介子混合和非輕衰變的實驗數據，研究了代非普適Z`模型對這些過程的影響。我們發現該模型無法同時對所有的混合參數給出合理的解釋；然而，在一定的參數空間範圍內，該模型可以對B介子非輕衰變過程中的一些反常現象給出較好的解釋。5）在所謂的“對齊的雙希格斯二重態模型”下，系統地研究了帶電希格斯對B介子輻射衰變和末態含有tau輕子的半輕衰變等過程的影響。我們發現不同物理觀測量之間存在著很強的關聯，從而有助於對模型參數空間的進一步限制；該模型可以很好地解釋目前BaBar實驗的測量結果R(D)和R(D*)等。