chi_cJ衰变到双光子过程相对论修正和辐射修正的研究

Based on nonrelativistic QCD (NRQCD), we study the relativistic and radiative corrections to both the total decay rate and helicity decay rate for the process of chi_cJ decay into double photons. Since the theoretical predictions for this process are not constistent with each other in current references, our study will help to clarify this contradiction. In addition, the newest experimental measurements do not agree with NRQCD prediction, hence our relativistic and radiative corrections will help to relieve and even eliminate the contradiction. Moreover, BESIII measures the helicity decay rates for chi_cJ to double photons, in this projdect, we will also study the heliciy decay rate, and then present the phenomenological analysis.

本项目基于非相对论量子色动力学(NRQCD)，来研究P波粲夸克偶素chi_J衰变到双光子过程总宽度及螺旋度宽度的相对论修正和辐射修正。对于chi_J衰变到双光子的过程，由于目前文献中的理论结果存在分歧，所以对此过程的研究可以澄清已有理论矛盾。最新BESIII的实验测量与NRQCD的理论预言相差甚远，考虑相对论修正和辐射修正将有助于减轻甚至解决实验和理论的矛盾。另外BESIII还第一次测量了此过程的螺旋度宽度，因此本项目还将对螺旋度宽度的相对论修正和辐射修正进行研究，并结合实验进行深入的唯像分析。

重夸克偶素是一类非常重要的粒子，在高能物理领域有着大量的研究。研究P波重夸克偶素chi_cJ电磁衰变过程对于理解强相互作用的微扰和非微扰效应以及检验理论模型的正确性有着重要意义。然而目前文献中的理论预言却存在分歧，因此澄清已有理论结果的矛盾十分紧迫。此外最近BESIII的实验测量结果与领头阶非相对论量子色动力学（NRQCD）理论预言相差甚远，解释理论和实验的冲突非常必要。此项目在固定点规范下采用Foldy-Wouthuysen-Tani变换计算chi_cJ衰变到双光子过程的辐射修正和相对论修正。计算结果支持一组学者的理论预言，从而澄清了已有的理论矛盾。此外项目结合理论和BESIII实验测量作了深入的唯象分析和讨论，结果表明只有选择极端参数，理论的预言才与实验一致。这说明存在两种可能性：第一、高阶辐射修正或者相对论修正将有很大贡献，NRQCD的速度或者辐射展开收敛性比较差；第二、广为接受的NRQCD在处理此过程时不是特别好。项目的研究对于澄清理论矛盾、检验强相互作用有效理论NRQCD参数展开的收敛性甚至理论本身的正确性具有十分重要的价值。