LHC时代B介子衰变中新物理效应的唯象研究

B Physics has alway been an important research field and hot topic in particle physics. The successful LHCb run in recent years and the Belle II experiment, which will start its program of B-meson measurements next year, will make B Physics move into a new era. These progresses will make an important role in testing the Standard Model (SM) and searching for New Physics beyond the SM (NP). At the same time, the LHC is pursuing searches for NP and is becoming more and more important in the direct search. Therefore, it is interesting and could be helpful to combine low-energy B physics and high-energy collider physics in the phenomenological study of NP effects. In this respect, we would like to concentrate on the following issues:.1) In the future, both Higgs couplings and many B-meons processes will be measured with very high precision. Therefore, it's interesting to investigate the NP effects, in the Effective Field Theory framework or based on some NP scenarios, on the Higgs couplings and explore the corresponding signature in the B-meson observables..2) Recently, several tensions emerge in the data of semi-leptonic B-meson decays at both the B factories and the LHCb, which show about 2-4 sigma deviation from the SM prediction. To explore the existence of NP in these processes, we will investigate some other related semi-leptonic decays and predict possible collider signals.

B物理一直是粒子物理研究的前沿和热点领域。随着当前LHCb实验的成功运行以及从明年开始进行B物理取数的Belle II实验，B物理研究正在进入一个新时代。这对检验粒子物理标准模型和探索超越标准模型的新物理都十分重要。同时，LHC实验也一直对新物理信号进行着直接寻找，并在这方面将发挥越来越重要的作用。在此背景下，把低能的B物理和高能的对撞机过程有效结合起来进行研究，将是寻找新物理的一种有效途径。因此，本项目将开展如下两方面工作：.1）考虑到Higgs粒子和B介子的相关过程都会在未来被进行高精度的实验测量，我们将分别在有效场论和具体的新物理模型下研究Higgs耦合和B介子相关可观测量的关联。.2）最近B工厂和LHCb对多个B介子半轻衰变的实验测量与标准模型预言存在一些偏离。针对这些反常，我们将进一步深入研究相关的半轻衰变过程并在对撞机上寻找相应的新物理信号，从而更好地探索新物理存在的可能性。

B物理是检验标准模型以及探索超出标准模型新物理的良好场所，因而一直是粒子物理研究的前沿和热点。本项目紧跟B物理的实验进展，取得了如下主要成果：. 1）针对R_D^(*)反常问题，分别在R宇称破缺超对称和Leptoquark模型下进行了研究，对多个b→cτν衰变的角分布进行了系统计算并给出了理论预言，同时发现B_s→ττ和B^+→K^+ νν过程与R_D^(*)存在很强的关联，可以提供探测相关新物理的信号。. 2）针对b→sll反常，我们提出了带有树图阶顶夸克味改变中性流耦合的Z'模型，通过全局拟合发现这一模型可以在满足其它低能味物理以及对撞机限制的同时解释b→sll反常。并且，高能对撞机上的t→cμμ衰变和tZ'产生过程可以很好的用来探测新的Z'玻色子。. 3）在有效场论的框架下，我们在单圈层次上研究了Higgs轻子味改变中性流在原子核μ→e转变中的效应。数值分析表明，考虑Mu2e和COMET等实验计划，μ→e转变对Higgs轻子味改变中性流的限制将强于目前μ→eγ衰变分支比的限制。. 4）我们研究了中性K介子混合对B_c^±→B^± K_{S,L}^0和K^*→K_{S,L}^0 π衰变的效应，发现这两类衰变中的分支比和CP破坏等观测量在高亮度LHC和BES III等实验的灵敏度内。. 这些研究成果对寻找超出标准模型的新物理提供了有用的信息，对LHC和Belle II等实验上B物理的实验研究提供了帮助。