重味物理精确测量的新物理唯象

The first generation of B factories BaBar and Belle have established the Kobayashi-Maskawa mechanism, measured huge amount of heavy flavor processes and lots of new hadron states, which have greatly promoted theoretical progresses in the related area. By the end of 2017, Belle II will start to take data, which luminosity is about 100 times higher than the former one, meanwhile,LHCb is under upgrade. On the other side, many Lattice QCD groups have made significant progress in the calculation of non-perturbative parameters, like B meson decay constants, bag parameters of neutral B meson mixing and B decay form-factors. With these progresses, we are entering the precision heavy flavor physics era. With the physics potentials of Belle II and LHCb upgrade in mind, this project starts from the anomalies reported by BaBar, Belle and LHCb collaborations to investigate the phenomena of possible New Physics. Among the lots of observables in heavy flavor transition processes, we will try to find powerful probe correlated with these anomalies, which could be combined with the precise data of Belle II and LHCb to constrain，exclude and decipher the many new physics models in the literature. With the advantage of low energy effective theory, we will also investigate in a model independent way to examine the implications of the precision measurements of correlated heavy flavor observables, and check what kind of new physics is favored.

第一代B介子工厂BaBar和Belle的运行，确立了CP对称性破缺的小林-益川机制，测量了大量物理过程以及许多新强子态，极大地推动了相关理论研究的进展。Belle-II将2017年底开始运行，其亮度比Belle提高2个量级，随后LHCb开始升级。另一方面，格点QCD关于重味介子的衰变常数、混合的“袋参数”以及跃迁形状因子等非微扰强子参数的计算也日益精确。这些进展标志着我们将进入一个精确重味物理时代。本项目以目前实验发现的R(K)和R(D*)等反常为切入点，并着眼于Belle-II和LHCb升级的物理目标，开展新物理唯象研究。在众多的重味过程中寻找与这些反常紧密关联的物理量，充分利用Belle-II和LHCb的精确测量来限制、排除和甄别众多的新物理模型。我们也将从低能有效拉氏量出发，模型无关地研究重味物理中相互关联物理量的精确测量值的物理蕴涵,及其对新物理的暗示。

圆满完成了项目计划书中的研究计划。围绕重味物理实验测量发现的B介子半轻衰变中的反常现象，开展了系统深入的研究。我们首次将第一类跷跷板机制引入2HDM-III，同时解决了R_(D^((*)) )反常和R_K反常，并能给出与实验测量一致中微子质量。在超对称理论框架下，我们研究了解释这些反常所需要的唯象引入的低能RPV相互作用强度与高能标SU（5）大统一理论之间的相容性。我们发现，解释R_D 、R_(D^* )和R_K反常需要O(1)量级RPV耦合系数，有助于实现SU(5)大统一理论中b-τ汤川耦合的统一，但是参数tanβ必须小。在CMSSM类的SUSY模型中，大的RPV耦合会使得轻子伴子tachyonic化（超光速），同时b夸克伴子的质量不会小到实验可观测的1TeV。为解决这两个困难，我们发现sfermion质量普适性和gaugino质量普适性需要同时破缺；这些破缺非常意外地有助于解决电弱能标的稳定性问题，可以自然地在大统一理论中存在。面向粒子物理前沿的进展，我们也开展了项目计划书之外的研究。主要有：（1）τ→K¬_S πν_τ过程中的CP破坏问题的系统研究；（2）探讨了在电子-液氢固定靶实验中探索与粲夸克相关的新物理的前景。在高能物理领域主要期刊发表论文23篇，其中，JHEP 7篇，Phys.Rev.D 7篇，Eur. Phys.J.C 3篇，Nucl. Phys.B 2篇。