【摘要】：對B介子衰變過程的研究屬于有效哈密頓量和QCD因子化理論的交叉研究領(lǐng)域,對標(biāo)準(zhǔn)模型的精確檢驗與尋找新物理信號起著重要作用,是粒子物理理論和實驗研究的熱點領(lǐng)域之一。B介子衰變的研究涉及多個能標(biāo)的物理,算符乘積展開與因子化理論是基本的研究方法:做算符乘積展開并積分掉重的規(guī)范玻色子(W±和Z0)和頂夸克,得到低能有效哈密頓量。Wilson系數(shù)通過完整理論與有效理論的匹配抽出,而算符矩陣元的計算則有賴于因子化理論。基于kT因子化的微擾QCD(PQCD)因子化方案是計算算符矩陣元的主要方法之一。在PQCD方法中,橫向動量kT的引入避免了端點區(qū)域紅外發(fā)散的問題,輻射修正產(chǎn)生的大的雙對數(shù)項通過重求和到Sudakov因子。Sudakov因子的引入保證了在大的橫向間隔區(qū)域的貢獻被壓低,使典型能標(biāo)的微擾計算變得可靠。目前,在PQCD框架下,人們已經(jīng)在完整領(lǐng)頭階(LO)對B介子主要衰變道做了系統(tǒng)研究,并完成了對主要次領(lǐng)頭階(NLO)修正的計算。同時,為了解釋B介子衰變實驗中還存在的一些反�，F(xiàn)象,人們迫切希望提高理論計算的精確性與準(zhǔn)確性。為此,需要考慮標(biāo)準(zhǔn)模型的高階修正,計算次領(lǐng)頭階乃至次次領(lǐng)頭階的貢獻,為實驗數(shù)據(jù)分析提供理論支持與依據(jù)。本文中,我們在PQCD因子化方案下,繼續(xù)深入研究并計算對B介子典型衰變道的次領(lǐng)頭階修正。在基于kT因子化的PQCD框架內(nèi),本文對πγ*→γ,B→→γlv過程的因子化過程做了系統(tǒng)研究,并將其推廣到矢量輕介子遍舉過程以及B到矢量介子衰變過程的研究中。本文的第二章和第三章為綜述部分。第二章中,作者簡單介紹了標(biāo)準(zhǔn)模型和弱作用有效理論。第三章中,作者對因子化理論(包括共線因子化和kT因子化)做了詳細(xì)的介紹和討論。本文的第四章和第五章包含了作者的主要工作部分。我們將典型衰變道ρ→(π)和B→ρ的因子化證明推廣到了次領(lǐng)頭階,并對ρ → π,ρ → ρ過程領(lǐng)頭階及次領(lǐng)頭形狀因子做了詳細(xì)的解析計算,給出了數(shù)值結(jié)果。主要結(jié)果為:(1)在ρ → π衰變過程中,其領(lǐng)頭階形狀因子存在3個不同扭度組合的貢獻,其中最主要的貢獻來自于正比于φρT(x1)和φπP(x2)的項(約占80%)。對主要貢獻道次領(lǐng)頭階修正的計算結(jié)果表明,次領(lǐng)頭階修正對領(lǐng)頭階的形狀因子可以帶來約20%的增強。同時,通過解析延拓的方法,我們計算了ρ → π衰變過程的類時形狀因子及其次領(lǐng)頭階修正。類時形狀因子中,次領(lǐng)頭階修正的結(jié)果對領(lǐng)頭階結(jié)果的影響相對較大,但仍在可控范圍內(nèi)。對于ρ → ρ衰變過程,我們在領(lǐng)頭階計算了形狀因子中多個可能扭度的貢獻,并發(fā)現(xiàn)其中主要的貢獻來源于三個不同的扭度組合。我們針對ρ → ρ領(lǐng)頭階三項主要貢獻道計算了次領(lǐng)頭階圈圖修正,結(jié)果表明:在典型能標(biāo)區(qū)域,次領(lǐng)頭階修正對領(lǐng)頭階形狀因子的增強小于30%,符合微擾QCD的一般估計。(2)作者完成了在kT因子化框架下對B→ρ過程次領(lǐng)頭階水平的因子化證明,并給出了B介子到ρ介子躍遷振幅的非定域矩陣元。B→躍遷振幅的軟發(fā)散部分無法完全抵消,剩余的紅外發(fā)散被定義到噴注函數(shù)與介子波函數(shù)當(dāng)中。在PQCD框架下對次領(lǐng)頭形狀因子的計算現(xiàn)在已部分完成,但距離完整地完成B→P(V)次領(lǐng)頭階修正仍有很多關(guān)鍵問題需要解決,這方面的任何進展將會有效地促進PQCD因子化方法的發(fā)展。目前,B介子物理的研究正處在轉(zhuǎn)折時期,PQCD因子化方法作為一項重要的理論模型,將會得到不斷的完善和發(fā)展,為大量高能物理實驗數(shù)據(jù)的分析提供有效的支持。
【學(xué)位授予單位】：南京師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：O572.2
【圖文】：

圖 2-1 強相互作用耦合常數(shù)αs隨Q2的跑動[32]。究中，微擾論取得了巨大的成功。但對于低動量遷移物理過程，強子內(nèi)部結(jié)構(gòu)等，依舊難以靠微擾論解決。強子內(nèi)部的夸克被牢牢束縛在強子內(nèi)部，實驗上至今發(fā)現(xiàn)過獨立存在的自由夸克。而從強相互作用耦合系數(shù)的表達式(2-1)來看，當(dāng)Q20時，耦合系數(shù)會趨近于無窮大。這就意味著夸克之間的相互作用會隨著他們之間的增大而增大，這一性質(zhì)使得夸克只能被束縛在強子內(nèi)部，這一現(xiàn)象被稱為“夸閉”。為了精確地解釋夸克禁閉疑難與強子結(jié)構(gòu)圖像的問題，人們正試圖從格點理論出發(fā)尋找答案。格點規(guī)范理論作為非微擾的理論，其方法與相互作用的強弱，物理學(xué)家們正努力通過格點的方法獲得強相互作用的所有解。格點規(guī)范理論的高度依賴于計算機的性能，而隨著近些年超級計算機的發(fā)展，相信格點規(guī)范理論會獲得更多的結(jié)果。漸近自由與夸克禁閉，作為QCD理論的兩個重要特點，只有了這兩個特點，人們才能更為深刻地理解強相互作用。

2.2 標(biāo)度無關(guān)性與部分子模型 南京師范大學(xué)博士學(xué)位論文如圖2-2所示，k,p分別為初態(tài)電子與質(zhì)子的動量，l′ = e,ν分別對應(yīng)中性流(γ,Z)過程和帶電流(W)過程，X 表示除輕子以外的所有強子末態(tài)。在靶粒子（質(zhì)子）的靜止系，各部分子碰撞前后的動量分別為：k = (E, 0, 0, E), k′ = (E′, 0, E′sinθ, E′cosθ); (2-3)p = (M, 0), pf= (M + ν, q); (2-4)q = (ν, q). (2-5)其中k,k′分別為入射與出射輕子的動量，p,pf分別為靶質(zhì)子與末態(tài)強子的動量，內(nèi)線交換的矢量波色子為γ,Z或者W±，動量q = k k′

2變化的曲線圖2-3，由圖上可見，盡管Q2的變化跨越了6個量級，但F2的值變化很小，基本與Q2無關(guān)。對子電子和質(zhì)子的深度非彈散射截面，可以用虛光子與質(zhì)子彈性散射過程中虛光子被核子吸收的總截面表示。注意對于實光子，只存在橫向極化。但對于虛光子，Q2 = 0不在質(zhì)殼上，存在橫向極化與縱向極化。定義σt為光吸收橫向截面

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本文編號：2778753