Bc介子的稀有衰变以及湮灭衰变的研究

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从上世纪90年代开始,Bc介子衰变的研究就备受关注。这里将研究稀有半轻衰变Bc→D(*)s(J)μˉμ,稀有辐射衰变Bc→D(*)s(J)γ以及非粲湮灭衰变Bc→M1M2。  通常b→slˉl或者b→sγ跃迁引起的衰变被称为稀有衰变,它们在标准模型中仅有圈图贡献(企鹅圈和箱圈等),所以跃迁振幅在相当程度上被压低,但是在新物理模型中,它们或在树图阶贡献或受到圈内新粒子的影响,从而对新物理颇为敏感。因此,在近些年来,人们希望通过稀有衰变的研究来间接地寻找新物理存在的证据。  以往研究Bc→D(*)s(J)μˉμ过程时,主要包括b→slˉl贡献,湮灭贡献和色压低长程贡献,本文将在此基础上加入色允许长程贡献来计算可观测量,并通过比较共振区域的微分分支比来重新定义实验减除区间。  先前人们使用Bc→D(*)s(J)γ过程的湮灭强子流估计了Bc→D(*)s(J)μˉμ过程的湮灭强子流,这会缺少一个形状因子的贡献,所以本文尝试利用Bethe-Salpeter方法直接计算它。Bethe-Salpeter方法是一类包含相对论效应的组分夸克模型,它被广泛用于旁观者型强子矩阵元的计算。这里不仅用它计算b→slˉl的旁观者型强子矩阵元,还将它推广到湮灭强子矩阵元的计算之中,并给出证明:1)Bethe-Salpeter方法下的湮灭强子流对任意J P的初末态介子均具有电磁规范不变性;2)它们的形状因子在全物理相空间上具有连续性。  过去人们研究Bc→D(*)s(J)γ过程时,主要集中在短程的b→sγ贡献和湮灭贡献,本文将进一步加入色压低和色允许长程贡献来计算Bc→D(*)s(J)γ过程的分支比。通过比较短程分支比和总分支比的大小,找出哪一类过程对长程贡献比较敏感,哪一类过程受到长程贡献影响较小,其中后者会为短程贡献提供一个纯净的研究环境。通过比较Bethe-Salpeter下的短程分支比和其他方法计算的短程分支比,简要地分析了不同唯象模型间的差异和联系。  对于Bc→M1M2过程,将利用有效理论SCET和(p)NRQCD研究它的领头阶(ΛH/MBc)跃迁振幅,并以Bc→KK0过程为例给出数值结果。研究时,由于Bc介子是含有两个重夸克的基态粒子,所以利用(p)NRQCD描述它内部的的非相对论自由度,考虑到末态轻介子M1M2相对于Bc是高速背对背运动的,于是使用SCET处理它们内部的共线自由度。通过领头阶SCETI拉氏量的因子化性质,可以证明跃迁振幅的因子化方程,进而计算Bc→M1M2的跃迁振幅。考虑到Bc→KK0过程具有较大的CKM矩阵元,我们将着重计算该过程的分支比,并将数值结果和pQCD以及QCDF方法的结果进行比较。
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