B介子物理高阶QCD修正计算和唯象研究

受到B介子工厂实验和LHC实验的强劲推动，B介子物理研究成为最重要的前沿研究领域之一。对B介子到两个强子末态的衰变过程，理论计算的误差主要来源于关于强子矩阵元的计算。提高理论计算的精度对实验数据分析和QCD理论的发展均具有重要的意义。pQCD因子化方案在解决端点发散，计算旁观者图和湮灭图贡献方面有明显的优点，并在唯象分析方面取得了显著的成功，但仍存在亟待解决的关键问题：次领头阶QCD修正的计算仍不完整和规范不变性问题。鉴于此，本项目的主要研究内容包括：(1) 计算对领头阶可因子化发射图、不可因子化的旁观者图和湮灭图的次领头阶QCD修正；(2) 研究pQCD因子化方案的规范不变性等有争议的问题，给出解释或者证明；(3) 在包含了完整的次领头阶QCD修正以后，对B/B_s介子的两体强子衰变道做系统研究，为B介子实验数据的唯象分析提供理论支持；(4) 研究对B介子混合与稀有衰变过程的新物理修正。

项目组在标准模型理论框架下,采用pQCD因子化方案,对B/B_s/B_c介子的两体强子衰变过程和半轻子衰变过程做了系统研究。主要研究成果包括：（1）对B_s→ π^+π^- 和B→ K^+K^-这两个纯湮灭衰变过程做了细致研究,对CDF和LHCb实验组观测到的大分支比实验数据给出了统一的基于pQCD因子化方案的理论解释。（2）采用 pQCD 因子化方法，对186个B_c→PP,PV,VV,SP,SV,AP,AV,AA两体无粲强子衰变过程做了全面、系统的研究。对衰变分支比、极化分数和相对相位等可观测物理量给出了系统的pQCD理论预言，做了深入的唯象分析。研究成果对理解双重味B_c介子纯湮灭衰变机制、对研究标量介子和轴矢量介子的基本结构、探索新物理存在的证据提供了理论依据。（3）为了解释Belle实验组发现的R_s反常, 我们考虑η-η’-G混合方案，计算了赝标胶子成分通过混合对 B_{s,d}→ J/ψη, J/ψη’的贡献，得到R_s≈ 0.72，R_d≈0.58, 对Belle的实验测量结果给出了很好的标准模型解释。(4) 我们计算了B→a_1a_1,b_1b_1和B_{u,d,s}→K_0^*\bar{K}_0^*衰变过程的分支比、极化分数和CP破坏等可观测物理量，给出了pQCD理论预言；(5) 计算了次领头阶QCD修正对B,B_s介子的半轻子衰变过程的影响。计算了B/B_s→ (π,K, η,η’,G) (l^+l^-,l^-\nu, \nu\bar{\nu})半轻子衰变道的分支比，估算了理论误差。并通过和精确实验数据的比较，抽出了CKM矩阵元|V_{ub}|。[6] 基于 pQCD因子化方法，对4个 B → K(η,η’）衰变过程做了系统的分析和研究。重点考虑了各个次领头阶贡献的影响,考虑了三种不同的混合方案,计算了4个衰变道的分支比和CP破坏，给出了NLO阶的pQCD计算结果，对实验结果给出了漂亮的理论解释。我们还对不同类型费曼图的振幅做了数值计算和比较分析。项目实施以来，有10篇学术论文被“SCI”收录，其中8篇发表在国际著名学术刊物“Phys.Rev.D”（SCI-Top）上，2篇发表在“J.Phys.G”（SCI-2区）上,已被国内外学术同行他人引用29次，有较强国际影响。