Bc介子到粲夸克偶素、η（ˊ）形状因子的理论研究

摘要

本文在非相对论量子色动力学(NRQCD)有效理论框架下对Bc介子到粲夸克偶素及η(')的衰变做了一些理论研究。主要内容包括:(1)NRQCD理论介绍;(2)Bc介子到粲夸克偶素的形状因子的相对论修正及一些衰变率的计算;(3)Bc介子到η(')衰变的形状因子及半轻衰变率。
　　B介子物理是物理学研究的重要内容，这里主要研究的是Bc介子的一些性质。Bc介子作为唯一的由两种不同味道的重夸克（底夸克和粲夸克）所组成的介子，对它的产生与衰变的研究无疑是一种很好的选择，它为研究重夸克物理提供了一定的途径，目前已经引起了广泛的理论和实验研究。我们知道由于“色禁闭效应”，在实验上方面，只有胶子和夸克所组成的束缚态是我们所能观察到的，而夸克是不能以自由的形式所出现的，所以，计算束缚态所形成的有效理论成为一直以来人们对QCD研究的重点。而由于NRQCD计算简便，理论严格，所以对于重夸克偶素束缚态的产生和衰变的研究，它将成为应用最为广泛的研究理论。NRQCD现在已经被人们广泛接受为研究重夸克偶素的主要理论模型。
　　文中，在NRQCD理论框架下，把Bc介子和粲夸克偶素作为非相对论束缚态，对Bc介子衰变到S波粲夸克偶素的形状因子做了研究，并且得到了形状因子次领头阶下的相对论修正。在mc/mb→0极限下，把粲夸克作为轻夸克，则在最大反冲点，一些形状因子是相同的，这与重夸克有效理论和大能量有效理论是一致的。在O(|k|2)和O（|k'|2）下，计算了Bc介子衰变到S波粲夸克偶素形状因子的相对论修正，且给出了具体的解析表达式。研究了形状因子的相对论贡献，并且发现形状因子将会有15％～25％的增强。考虑到LHCb和ATLAS合作组已经测量过Bc→J/ψD+s和Bc→J/ψD*s+的分支比，基于NRQCD方法，研究了Bc→J/ψD(*)s衰变道。我们把次领头阶下Bc介子衰变到S波粲夸克偶素的形状因子的结果用到这样的两个衰变道中，则可以得到相应的衰变率的精确结果。数据结果显示，在这两个衰变道中，主要贡献来源于可因子化图，色压低图以及湮灭图的贡献还不到10％。这里，本文的结果与LHCb和ATLAS数据是相符合的。
　　此外，对Bc介子衰变到η(')的形状因子做了计算。这里Bc介子是在非相对论量子色动力学框架下处理的，而η(')是用光锥波函数进行计算的。对于Bc介子到η(')衰变的形状因子，双胶子转换机制提供主要的费曼图贡献。考虑η-η'混合的影响，其中η只有q(q)贡献，而η'中还有双胶子贡献。在最大反冲点处，得到了形状因子的形式，做出研究和讨论后，并给出了介子动量分数和反冲动量平方依赖的形状因子的变化曲线。在进一步的唯象计算中，得到了其半轻衰变宽度及分支比。

目录

声明

摘要

第一章引言

第二章NRQCD理论简介

2．1 NRQCD能标

2．2 NRQCD有效拉氏量

2．3速度标度规则

2．4 NRQCD算符及因子化

2．5重夸克自旋对称性

2．6 NRQCD所面临的成功与挑战

第三章Bc介子到S波粲夸克偶素形状因子的相对论修正

3．1协变投影

3．2形状因子

3．3相对论修正

3．3．1 O(｜k｜2)下的相对论修正

3．3．2 O(｜k'｜2)下的相对论修正

3．3．3各种方法下的数据对比

3．4．1费曼图

3．4．2衰变率

3．5小结

第四章Bc介子到η(')的半轻衰变

4．1 NRQCD与协变投影

4．2 η-η'混合及双胶子贡献

4．3双胶子到η(')的转换机制

4．4 Bc到η(')的形状因子

4．5 Bc到η(')的半轻衰变率

4．6小结

第五章总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果

致谢