D介子系统中关于CP破坏的研究

As the update of experimental results, especially with the measurement of direct CP asymmetry in D decays, it is a very hot field to study the CP violation in the D meson system. In the theory, since the mass of charm quark is neither heavy nor light, it is hard to predict some observables in D meson decays and neutral D meson mixing in the heavy quark effective theory or chiral perturbative theory. In this program, we will apply the “factorization-assisted topological-diagram approach” to study the hadronic two-body D meson decays, including the branching ratios, transverse fraction and direct CP asymmetries in D meson decaying into two vector mesons. For the neutral D meson mixing system, we will use the exclusive approach, sum up all the contributions from D meson decaying into two pseudoscalar mesons, one pseudoscalar meson and one vector meson, and two vector mesons, and then calculate the mixing parameters and indirect CP asymmetry. We will also investigate the impact of new physics models on the CP violation in D meson systems.This will be the first work in the world to predict the direct and indirect CP asymmetries in D meson systems without ambiguity. We hope our results be helpful for experiments.

D介子系统的研究是重味物理领域重要的前沿方向，随着实验结果的不断更新，尤其是其衰变过程中的直接CP破坏的测量，D介子系统的CP破坏的研究成为国际上一个重要的热点领域。在理论上由于D介子中粲夸克的质量不够大也不够小，不能应用重夸克有效理论和手征微扰论，因此以前很难对D介子系统中的一些观测量做出精确的理论计算。我们在该项目中应用近期我们提出的因子化辅助的拓扑图方法，计算D介子衰变到两个矢量粒子的衰变分支比、横向极化分数和直接CP破坏值。对中性D介子系统，我们用遍举方法，结合之前计算的D介子衰变到末态含赝标介子和矢量介子的两体过程得到的衰变振幅，把它们对中性D介子混合的贡献进行求和，从而得到混合参数和间接CP破坏值。同时我们考察新物理对D介子系统CP破坏的影响。我们将是首次在理论上精确计算D介子衰变到两个矢量介子的直接CP破坏和中性D介子系统的混合CP破坏，为实验提供理论支持和帮助。

D介子衰变是粒子物理学中重要的前沿领域，其中的CP破坏在标准模型下受到GIM机制压低，通常预言会比较小，因此对D介子衰变过程中的CP破坏的研究有助于寻找超出标准模型的新物理。本项目用因子化辅助的拓扑图方法研究D介子衰变衰变到一个赝标量介子和一个矢量介子过程，以及衰变两个矢量介子过程的衰变分支比和直接CP破坏，预言的CP破坏值可以期待未来实验的精确检验。在研究D介子衰变到中性K介子过程，我们发现了新型的CP破坏，它们的大小在10^-3量级，可以在未来几年LHCb和Belle II实验测量到。利用遍举方法我们可以计算中性D介子的混合参数x和y，从而得到中性D介子系统的混合CP破坏。此外，我们在B介子衰变过程中应用和检验了因子化辅助的拓扑图方法的正确性和可靠性，并预言了这类过程的CP破坏。我们解决了标量D介子和Ds介子的质量简并问题，并预言了标量B介子和Bs介子的质量。我们也在Lambda_c衰变到中子过程中检验SU(3)味道对称性。