利用NRQCD因子化对重夸克偶素产生湮灭的相关研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院高能物理研究所 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:a351200
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近年来,由于高亮度高能量的对撞机的运行,使得包含重夸克偶数参与的硬遍举过程成为研究的前沿。但是对于这些包含轻强子产生湮灭的过程,由于耦合常数变大,传统的量子色动力学(QCD)需要处理非微扰的计算。早期的理论工具,主要是从唯象学的出发的模型如势模型,色单态模型,已逐渐升华为从QCD第一原理出发的有效场理论。对于B,C夸克等这一类粒子包含了多个能量标度的物理效应,非相对论性QCD(NRQCD),为我们提供了一个系统的把重夸克质量与其它能标分开的有效理论。  本工作试图利用NRQCD这一现代的理论方法,并结合一定的唯象模型,去深入探讨涉及重味物理的众多感兴趣的前沿课题,包括衰变、产生、跃迁等过程。利用得到的结果对未来SuperB-工厂及LHCb,BESⅢ上观测到的B,C物理给出合理的解释和预测。这些研究工作对于加深强作用的基本理论-QCD的理解以及深化对B,C物理的产生、衰变、跃迁的理解有积极的推动作用,并对相应实验有一定的指导意义。  本论文主要考虑了三个在B工厂上的双夸克偶素产生过程:xbJ→J/ψJ/ψ,e+e-→J/ψ+xcJ,以及e+e-→J/ψ+ηc。  首先我们利用NRQCD因子化计算了xbJ→J/ψJ/ψ过程J/ψ的相对论修正以及电磁碎裂效应。相对论效应对领头阶衰变宽度的修正大约为百分之五十左右,而电磁碎裂效应的贡献则非常小,大概只有0.2%左右。我们预测xb0,b2→J/ψJ/ψ过程总的分支比大概为10-5,而10-11 for xb1→J/ψJ/ψ过程,由于只有电磁碎裂效应的贡献,总的分支比只有10-11。我们推测在LHC上有可能观测到这些道。最后,我们在组分夸克模型下计算了xcJ→ωω,φφ过程包含相对论领头阶和电磁贡献的衰变宽度和分支比。计算得到的xc0,2→φφ的结果与实验的测量在量级上是一致的。  接下来,我们同样在NRQCD框架内研究了e+e-→J/ψ(ψ)+xcJ(J=0,1,2)的O(αs)阶修正。我们计算了不同helicity振幅的NLO修正,并对极化与非极化的散射截面都做了详细的分析,并把我们的结果与B工厂的测量进行比较。同时,我们对每一个NLO的helicity振幅做渐进展开,结果证实了我们之前在αs次领头阶的推测,即在NRQCD短程系数中出现的ln2(s/m2c)类型的双对数项总是与helicity压低的道相关。  最后,我们利用NRQCD因子化的方法计算了e+e-→J/ψ+ηe过程的O(αsv2)阶修正。我们采用了一些比较合理的v2阶NRQCD矩阵元,结果表明这一阶的修正只是轻微的增大了已有的NRQCD预测。同时我们对O(αsv2)的短程系数进行渐进展开,结果进一步证实了我们之前的推测,即在NRQCD短程系数中的双对数项总是出现在helicity压低的道。
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