Bc介子两体含粲衰变的唯像研究

Each of the two heavy quarks in Bc meson can decay individually, therefore， it has rich decay channels. Among the numerous decay channels, there is one category with charmonium or charmed meson in the final states. They are rare decays with a rich dynamics，which play an important role in precisely testing the Stand Model, searching for the origin of CP asymmetry and new physics signature. Since the current running LHC collider will produce much more Bc mesons than ever before, a lot of theoretical studies of the nonleptonic Bc weak decays have been performed using various approaches based on the naive factorization hypothesis。However, they consider only the contribution of current-current operators at the tree level without the contributions of annihilation-type diagrams for unabled calculation perturbatively. Therefore, both the branching ratios and CP asymmetry parameters in their predictions have a large uncertainties. .In our study, we employ the perturbative QCD approach based on kT factorization, Where the diagrams including tree, penguin and annihilation type are all calculable perturbatively. Our predictions are credible, especially the predictions for CP-violation parameters are better than other approaches. In addition, we predict the transverse polarization contributions in those channels with two vector mesons in the final-states and fill a gap in other theoretical study.

Bc介子包含两个可以独立衰变的重味夸克，所以它拥有丰富的衰变道。在这众多的衰变道中，有一种末态含粲素或粲介子类型的衰变，这类衰变属于稀有衰变，蕴含了丰富的动力学机制，对精确检验标准模型、探寻CP破坏的起源和新物理迹象有着重要的意义。随着当前的LHC实验的运行，不断地有大量的Bc介子衰变事例被收集到，各种针对Bc介子非轻弱衰变的理论研究开始蓬勃发展。但这些理论大多都基于简单因子化假设，只考虑了树图流流算符的贡献，无法微扰计算湮灭图的贡献，因而他们所预言的衰变分支比和CP破坏参数均有很大程度的不确定性。在本项目中，我们采用的方法是基于kT因子化的微扰QCD方法。在微扰QCD的框架下，树图贡献、企鹅图贡献以及湮灭图贡献都可以微扰计算，其理论预言比较可靠，特别是有关CP破坏参数的预言要明显好于其它方法。另外，当两个末态介子是矢量介子时，本项目考虑了横向极化的贡献，弥补了其它理论的研究空白。

随着近几年LHCb精确测量到一些新的Bc介子含粲衰变道，Bc介子的衰变引起了人们的极大兴趣。在此背景下，本项目基于Kt因子化的微扰QCD方法系统研究了末态含有一个基态粲素介子的Bc介子两体非轻衰变。除了传统的可因子化贡献之外，我们还考虑了不可因子化和湮灭拓扑图的贡献。本项目的主要内容有：预言了相关衰变道的衰变分支比、横向极化分数和直接CP破坏。我们发现：.（1）所预言的衰变分支比范围由10^-4到10^-2，都比较大，相信正在运行的LHC不久就能发现。目前实验已经发现的几个衰变道衰变分支比的比值和我们的理论预言符合的很好。.（2）对于末态含有粲介子类型的衰变，由于树图和企鹅图的干涉引起了直接CP破坏。其中Bc->J/\psi D^*衰变，其企鹅图贡献被CKM因子增强，故有着不小的直接CP破坏。这将有助于检验CP破坏效应。.（3）对于Bc->J/\psi D^*，Bc->J/\psi Ds^*两个衰变道，我们发现了较大的横向极化分数。并分析较大的横向极化分数来自于不小的可因子化“色允许”图、不可因子化“色压低”和手征增强的湮灭图的横向振幅。.我们还研究了强子参数、衰变常数和硬标度等三类理论误差。发现对于末态为一个粲素介子和一个轻介子时，其衰变分支的误差主要来自强子参数。但对于末态为一个粲素介子和一个粲介子时，来自硬标度的误差也比较大。原因可能是后者包含了企鹅图和湮灭图的贡献。直接CP破坏对强子参数和衰变常数的依赖很小。其不确定性主要来自硬标度，反映了次领头阶的修正效应也许比较重要。