重味强子弱衰变唯象学研究

With the successful running of LHC and forthcoming SuperKEKb/Belle-II, a huge amount of heavy-flavor hadron data will be accumulated in the near future, and correspondingly, the theoretical studies for heavy-flavor physics will entering an era of precise test. Motivated by the rapid development of high energy physics experiments, we shall carry out the following studies: (1)Within the framework of QCD factorization, in order to improve the precision of theoretical prediction for the heavy-flavor meson decays, we will perform a systematic calculation of the power-suppressed corrections; the development of the end-point divergence regulation and NNLO calculation will be fully considered. (2) Adopting the QCD factorization and pQCD approaches, respectively, we will perform a systematic calculation and analyses for the weak decays of heavy hadrons (for instance, B_c, B^*_{u,d,s}, Upsilon, Lambda_b et al.) and non-leptonic three-body B decays, which are possible to be observed in the near future. (3) We will try to explore the possible applications of the light-front holographic QCD in heavy flavor physics. (4) Combining the correlated b hadron decays as more as possible, we will research systematically the effect of new physics in heavy flavor physics. These researches are very important for precisely testing and improving the theoretical framework of particle physics, exploring new approaches for the calculation of matrix elements and nonperturbative quantities, and providing meaningful reference for the relevant measurements at LHC and Belle-II.

随着LHC实验的深入开展和SuperKEKb/Belle-II实验的即将运行，将会有大量的重味强子实验数据被收集，重味物理研究将进入精确检验时代。受这些高能物理实验的激励，本项目拟开展以下方面研究:（1）在QCD因子化框架下，通过对幂次压低修正部分的系统计算，并结合端点发散问题的处理和NNLO计算的理论进展，提高理论预言精确度。（2）在QCD因子化和pQCD框架下对有望被测量到的重味强子(例如，B_c，B^*_{u,d,s}，Upsilon和Lambda_b等)弱衰变和B介子三体非轻衰变进行系统计算和分析。（3）将光前全息QCD及其相关结果推广应用到重味强子衰变计算中。（4）联合众多相互关联的衰变过程，在重味物理中系统研究新物理效应。这些研究对于精确检验和完善粒子物理理论框架，探索强子矩阵元和非微扰物理量计算的新方法，为LHC和Belle-II上的相关测量提供理论参考等方面具有重要意义。

重味物理是粒子物理研究的重要领域之一。随着LHCb和Belle-II实验的深入开展，重味物理的研究已进入精确检验时代，同时更多衰变过程也将被发现。紧密围绕国际高能物理实验和理论的最新进展，本项目主要开展了以下研究工作：(1)为了提高理论精度，我们通过对以往被忽略的幂次压低的B介子分布振幅phi_{B2}相关贡献的计算，发现其对湮灭图的贡献比较重要，对于Bs->pi pi 和 Bd->KK等纯湮灭过程的贡献可以达到10^{-1}量级；通过考虑偶数项盖根鲍尔矩的贡献，更新了QCD因子化框架下对B->SP,SV衰变的结果，给出了B->SS衰变的理论预言，通过和实验数据比较，发现目前已有的分支比和CP破坏的实验数据都倾向于K^*_0(1430)等标量介子是两夸克基态而非第一激发态。(2)通过对衰变常数和形状因子等非微扰物理量的计算，我们系统研究了协变光前方法的协变性和自洽性问题，并发现了它存在的一个新的自洽性问题，验证了通过改变manifest BS方法和LF方法的对应关系同时解决这些问题的新方案；在改进的自洽协变光前方法下，结合光前全息QCD，我们得到了P，S，V，A介子的衰变常数和分布振幅，以及P->S,V,A,T和V->V类型衰变过程的形状因子，并应用到具体介子遍举衰变的研究中。(3)采用QCD因子化和PQCD因子化方法系统计算了B^*,D^*等重味矢量介子一系列两体非轻和半轻弱衰变过程，分析了未来探测器上实验观测的可能性，发现了这些过程诸多极化态间的层级关系，指出了对检验理论方法和探索新物理的意义。这些研究对于完善重味系统计算框架，提高理论预言精度和可靠度，精确检验标准模型，寻找新物理间接迹象，为相关实验提供理论参考等方面具有重要意义。