重味介子衰变机制及其中的稀有过程研究

重味物理是目前粒子物理的前沿领域之一，而重味介子的衰变研究又是其中的一个重要课题。通过对重味介子衰变机制的研究，既可以检验强相互作用的理论QCD，又可以检验标准模型中关于弱电相互作用的理论，特别是CP破坏的机制的描述。已经运行的B 介子工厂已经产生了大量的B介子事例，理论唯象研究也取得了很大进展。酝酿中的将来的超级B工厂又将产生更大量、更精确的B介子事例，LHC-b也将产生大量的B物理数据，2008年夏开始运行的BES-III实验将产生数量可观的charm粒子数据。结合丰富的实验数据，我们将研究重味粒子的衰变机制，研究QCD理论在其中的应用问题，提高理论预言的精确性。而重味物理中的稀有过程又是对超出标准模型之外的新物理敏感的过程，我们将着重研究对于稀有过程如何提高标准模型的预言的精确度，以便对寻找新物理的信号给出很好的指示作用。

本课题研究了重味介子的衰变机制及重味介子参与的稀有过程。1）在相对论势性模型下计算了重味介子的波函数、重味介子的质量和衰变常数，计算所得的重味介子质量和衰变常数与实验数据完全一致。由于受到衰变常数测量结果的约束，得到的波函数比以往更加可靠。利用得到的重味介子波函数，计算了B和D介子的辐射纯轻子衰变过程，计算中同时考虑了短程和长程作用的贡献，发现长程作用可以把辐射纯轻衰变的分支比提高到10^-4 数量级，这说明在近期在实验上探测到重味介子的纯轻辐射衰变过程是可能的。2）在QCD因子化方案和PQCD方案下研究了Bs0→J/psi f0(980) (σ)衰变过程，提出了一种确定f0-σ混合角的方法。4）在重夸克极限下及轻夸克味SU(3)对称的极限下计算了重味介子的稀有半轻衰变过程，分析了SU(3)对称性破坏效应的影响，发现SU(3)对称性下的理论预言精确度可以达到百分之几；2）分析了在质心系能量为3770MeV能区的散射过程，发现共振态和连续态之间的干涉效应非常重要，可以显著影响实验上对共振态的质量、衰变宽度以及衰变分支比的测量，考虑这个干涉效应的影响可以有效消除理论和实验之间的矛盾。5）研究了在z工厂中测量混合参数的可能性，分析了测量的实验灵敏度，发现在Z工厂中比以往在B工厂中的测量具有极大的优势。