τ-→l-PP稀有衰变中的代非普适Z’玻色子效应研究

来源 :河南师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ljlshh2003
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标准模型众多为实验所验证的理论预言,在一定程度上说明该模型是非常成功的,但其自身依旧存在许多不足,例如,它无法解释中微子振荡现象预言的轻子味破缺问题。人们认为在高能标区域,存在着更基本的理论。由于荷电轻子味破缺过程具有强子不确定性小,背景干净等优点,如果在实验上观测到该过程,将是超出标准模型的新物理的存在信号。相较于e和μ轻子,τ轻子质量重,衰变道多,其轻子味破缺过程成为一个研究新物理的良好场所。研究新物理模型中的τ轻子味破缺过程有助于获取该模型信息,并为轻子味破缺问题的物理机制提供参考。  实验方面,Belle、Babar与LHCb等实验组对于τ轻子的辐射衰变τ→lγ、半轻衰变τ→lP(lPP)、纯轻衰变τ→3l等众多味破缺衰变道进行了测量。Belle的后期积分亮度已经达到1041fb-1,未来将达到50ab-1;LHCb的积分亮度业已达到3.2fb-1,也将提高到5fb-1。  理论方面,物理学家在各种新物理框架下研究了τ→lγ、τ→lP(lPP)、τ→3l等衰变过程,并给出了相应的理论预言。研究结果表明,这些新物理模型中新粒子或新的味破缺源的贡献可将衰变分支比提高到(10-8~10-6)量级。  本文在代非普适Z模型下,对τ-→l-PP(PP=K(K-),π+π-)稀有衰变进行了研究。在标准模型中,该过程是禁戒的。而在代非普适Z模型中,轻子或夸克部分存在味混合时,新的Z玻色子的味改变耦合将产生非对角的Z味改变中性流,τ-→l-PP(PP=K(K-),π+π-)衰变过程,通过中性的Z玻色子传递,可在树图阶发生。我们在计算的过程中,忽略了Z与Z玻色子之间的混合,考虑了末态强子矩阵元的共振和非共振形状因子贡献,对τ-→l-PP(PP=K(K-),π+π-)衰变分支比和末态介子不变质量谱进行了研究。结果表明:现有的实验上限,将模型参数ζL(R)τμ(τe)的限制在O(10-3)。对于末态介子为K(K-)的过程,共振形状因子FRs的贡献最大。我们分析了τ-→l-K(K-)过程的微分衰变率与双K介子不变质量√s(s=m2K(K-))的关系。在双K介子不变质量范围内,矢量介子φ(1020)共振占主要地位。而对于末态介子为π+π-的过程,其不变质量谱的贡献主要来自于矢量介子ρ(770)。我们利用实验上限得到的参数计算了B+→K+l±τ(±)衰变的分支比,结果表明在现有的参数范围内,B+→K+l±τ(±)的衰变分支比不在现有的实验探测范围。  超级B工厂将在2018年开始物理数据取值,LHCb上也将继续收集τ轻子味破缺衰变的事例,必将积累更多的实验数据,进一步促进荷电轻子味破缺的理论研究。
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