双重味重子弱衰变的唯象学研究

论文摘要

在过去几十年中,重味强子弱衰变在抽取标准模型的CKM参数、理解CP破坏机制、理解强相互作用动力学以及因子化定理中扮演了很重要的角色。然而这仅仅是利用了单重味介子或重子的弱衰变,我们期望双重味重子的弱衰变也可以提供同样重要的信息。2017年,LHCb合作组宣布在∧c+K-π+π+末态发现了双粲重子Ξcc++。接下来,实验家将研究Ξcc++的其它衰变模式和其它双重味重子。这样双重味重子弱衰变的理论研究变得十分重要而迫切。尽管过去的一些文献已经作了一些尝试,而本文的目的是提供综合性的研究。为了实现这个目的,我们首先在光前夸克模型框架下研究了双重味重子弱衰变自旋1/2到1/2过程,1/2到3/2过程,以及味道改变中性流过程;为了使双重味重子弱衰变的预言更加可靠,随后我们又借助从QCD出发的求和规则计算了双重味重子的“衰变常数”并在此基础上计算了自旋1/2→1/2过程的形状因子。在光前夸克模型框架下,本文采用夸克-diquark图像计算了由c→d/s和b→u/c诱导的自旋为1/2的双重味重子到自旋1/2和3/2重子的跃迁形状因子,计算中既包含了标量diquark也包含了轴矢量diquark的贡献。采用计算得到的形状因子,我们研究了双重味重子半轻和非轻衰变过程,预言了分宽度、极化等物理量,并讨论了半轻衰变过程中的SU（3）味道对称性及其破缺程度。根据计算结果,我们挑选出可以用来探测双重味重子的黄金衰变道,尤其是我们预言:其Ξc’*+可以衰变为Ξc0π+,而Ξc0又可以进一步衰变为带电末态。LHCb合作组在2018年已经通过上述第一个过程确认了Ξcc++的存在,因此可以预期后两个衰变道也会对双重味重子的研究起到重要作用。味道改变中性流过程是精确检验标准模型和寻找新物理的理想场所,而双重味重子的发现又提供了一个新的研究平台。在夸克层次上,重子的稀有衰变也是由b→d/sl+l-诱导,预期会像介子情形的味道改变中性流过程一样重要,不论从理论上还是从实验上,都值得仔细关注。通过计算,我们发现b→sl+l-过程的大部分衰变分支比在10-8～10-7量级;而b→dl+l-过程的分支比大约在10-9～10-8量级。它们都比相应的介子的味道改变中性流过程小了一个数量级,这是因为双重味重子的寿命比B介子寿命小一个量级。为了更加可靠地研究衰变矩阵元中的理论误差,我们进一步在QCD求和规则框架下计算了双重味重子Ξcc,Ωcc,Ξbb,Ωbb,Ξbc和Ωbc的“衰变常数”。计算中既考虑了正宇称重子的贡献也包含了负宇称重子的贡献,我们指出来自1/2-重子的“污染”并不严重。这些结果是研究双重味重子弱衰变矩阵元和其它性质的基本前提。在双重味重子衰变到单重味重子形状因子的研究中,我们计算了 QCD求和规则框架下微扰项和夸克凝聚、夸克胶子混合凝聚的贡献,并估算了来自胶子-胶子凝聚的部分贡献,指出这些贡献可以忽略不计。未来的实验测量可以检验这些理论预言,以及检验光前夸克模型和QCD求和规则应用于双重味重子的合理性。

论文目录

文章来源

类型: 博士论文

作者: 赵振兴

导师: 王伟

关键词: 形状因子,双重味重子,弱衰变,光前夸克模型,求和规则

来源: 上海交通大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 上海交通大学

分类号: O572.34

DOI: 10.27307/d.cnki.gsjtu.2019.001892

总页数: 134

文件大小: 3023K

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