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本文的第一部分,在QCD因子化框架下研究了粲夸克偶素在B衰变中的遍举产生过程。我们发现对于S-波粲夸克偶素的产生过程,如B→η<,c>K等,准确到领头阶扭度以及QCD的次领头阶修正,QCD因子化是成立的,但在扭度为3的水平上,因子化被破坏。此外,对于P-波态的产生,即使领头阶扭度的振幅中也存在着红外发散或端点奇异性,因此,因子化被完全破坏。这说明这些过程原则上是以长程贡献为主的。这种长程贡献来源于短程出射的正反粲夸克对处于色八重态位形,然后通过与K介子之间的软胶子交换,长程演化为粲夸克偶素的机制。而振幅的红外敏感性继承于粲夸克偶素在B衰变中单举产生所需要的色八重态贡献,虽然这种色八重态贡献倾向于投影到多体末态过程,但数值分析表明它可以也十分必要部分地投影到两体末态的过程中。因此,我们把这种遍举过程中出现的长程贡献称为”类色八重态贡献”。
利用粲夸克偶素的束缚能,我们可以模型估计这些“类色八重态贡献”的大小。我们发现这种贡献对S-波态的产生是重要的,而对于P-波态的产生,尤其是对于B→x<,c0>K,它们甚至是占主导地位的。同时,在此情形下,原有的按1/m<,b>展开的阶次计数规则被破坏,取而代之的是文中所提出的“拓展的”阶次计数规则。适当地选择束缚能的取值,我们得到的“类色八重态贡献”在数值上验证了这种“拓展的”阶次计数规则。利用模型估计的“类色八重态贡献”的数值,我们得到了与实验测量符合得很好的对衰变B→η<,c>K分支比的预期,这基本解决了原来准确到领头阶扭度时,理论与实验之间4-6倍的差距。同时,实验测量显示出来的很好的比例(scaling)行为,说明同样的理论解释也可以适用于J/ψ(ψ′,η′)等其他S-波态的产生。另一方面,对于不与树图V-A流耦合的P-波态h<,c>(x<,c0,2>)的产生,“类色八重态贡献”很好地解释了实验测量所暗示的非因子化贡献的不寻常行为,从而可与实验基本吻合,而这一点是一般的方法,如再散射机制所做不到的。
此外,我们利用Feynman图的渐进展开(asymptotic expansion)技术以及势非相对论QCD (pNRQCD),定性地讨论了以上过程的顶角修正的振幅满足一个“改进的”QCD因子化公式。由此可以从重整化群的角度来说明,采用束缚能来估计“类色八重态贡献”的合理性。
本文的另一部分主要考查了最近在B工厂和Tevatron上发现的类粲夸克偶素态X(3872)的一些性质。我们假定它是一个传统的粲夸克偶素2P-态x′<,cl>,并以此为基础考查了它的产生和衰变。对X(3872)的B产生的遍举产率,我们可以按照第一部分的方法来估计,尽管有来自几个方面的不确定性,但得到的理论预期值与实验测量基本符合,同时也与强子对撞机上对X(3872)产生的测量数据相互协调。我们还用再散射方法考查了衰变模式X→Do<'0>D<'*0>+c.c→J/ψρ(ω),在如此近阈的情况下,这种再散射贡献以振幅的实部为主。选取适当的参数,我们发现D介子中性道和带电道的阈值的差别以及相应末态相空间的差别,足以解释实验上所观察到的大的同位旋破坏效应;同时,当X(3872)处于D介子中性道闽之下时,实验观察到的各个衰变道的相对比率都可以很好的得到解释。进一步地,我们也估计了每个衰变道宽度的绝对大小,以及X(3872)的总宽度,这些理论估计与实验的测量,尤其是与对X(3872)产生的测量是相互协调的。