重味强子三体非轻子衰变过程中CP破缺的理论研究

The phenomenon of CP violation is very important in particle physics. It has always been a very hot research topic both theoretically and experimentally ever since its discovery in neutral K system. Even though, we still do not understand it completely. Up to now, we have only found CP violations in hadron systems. Within Standard Model, CP violation is originated from the complex phase in CKM matrix. It was predicted long time ago that large CP violation could exist in some decay channels of B mesons, and has been verified in several two-body decay channels of B mesons. The running of Large Hadron Collider provides us an opportunity to understand CP violations in three-body decays of B mesons more accurately. Consequently, it is urgent to conduct theoretical study in this area. It is the goal of this project to conduct theoretical study on CP violations in some three-body decays of B mesons which have been observed by LHCb Collaborator et al., and to make predictions on CP violations in some other decay channels.

CP破缺是粒子物理的重要研究领域。从发现至今，CP破缺一直是理论和实验的热点研究方向。但是时至今日，对于CP破缺我们仍然没有完全理解。目前我们只在强子系统中发现了CP破缺现象。在标准模型中，CP破缺来源于CKM矩阵中的复相位。理论很早就预言在B介子的一些衰变过程中可能存在较大的CP破缺。近几年，实验上陆续发现了一些B介子两体衰变过程的CP破缺现象。随着LHC的运行，人们对B介子三体衰变过程中的CP破缺有了更精确和详细的认识。因此，对B介子三体非轻子衰变过程中的CP破缺的理论研究变得尤为迫切。本项目将对LHCb等实验组最近对B介子的一些三体非轻子衰变道观测到的CP破缺现象进行理论研究，并试图对其他一些尚未观测的三体非轻子衰变道中的CP破缺进行理论预言，从而指导实验。

本项目针对B介子三体非轻子衰变过程中的CP破缺等现象进行了理论研究。我们考虑了 ρ-ω 混合效应对B介子三体衰变过程CP破缺的影响。结果表明，ρ-ω 混合效应对理解形如 B→π^+ π^- V （V为矢量介子）的衰变道的CP破缺现象非常重要。受最近LHCb等实验组在B介子三体衰变过程所取得进展的启发，我们研究了自旋不同中间共振态对应振福之间的干涉效应对相应CP破缺现象的影响。发现对于 B^±→π^+ π^- π^± 和 B^±→π^+ π^- K^± 等衰变道，实验所发现的位于 π^+ π^- 介子对不变质量较小区域的较大局部CP破缺，可以理解为衰变过程 B^±→Xπ^±, X→π^+ π^- 的振福之间的干涉效应，其中，X 是矢量介子 ρ^0 (770) 和类似 f_0 (500) 的标量介子。此外，利用这种自旋不同中间共振态对应振福之间的干涉效应，我们还提出了一种区分自旋不同质量相近粒子的方法。