B介子稀有衰变唯象研究及新物理探索

B介子物理是当今粒子物理的热点和前沿领域之一。B介子工厂（BABAR和Belle）和Tevatron多年来的数据积累，尤其是LHC的成功运行以及规划中的Super-B工厂，使得对B介子衰变的实验测量越来越精确。这给精确检验粒子物理的标准模型和寻找可能的新物理提供了良好的实验基础。密切结合对B介子衰变的精确实验结果以及最新的理论进展，本项目中我们将开展以下三方面的研究工作：1）QCD因子化方案中存在的端点奇异性问题研究；2）对B介子系统中存在的各种各样的反常现象进行系统深入的研究，在标准模型以及各种新物理框架内寻求可能的解释；3）利用大量精确的实验结果，结合尽可能多的相互关联的B介子衰变道，研究各种新物理模型的影响，并严格限制新物理参数空间。本项目的研究在探索CP破坏的起源，检验并完善标准模型和各种新物理模型，以及为实验提供理论依据等方面具有重要意义。

紧密围绕大型强子对撞机LHC上重味物理实验进展，针对B介子衰变强子矩阵元计算方法中存在的问题和B介子系统中存在的令人困惑现象，本项目主要开展了以下研究工作：1、针对QCD因子化框架下湮灭图和旁观者修正中的端点发散问题，我们将利用动力学胶子质量处理这一发散的方法推广到B->VV衰变过程，计算得到湮灭图和旁观者修正的振幅理论结果，并对这一方法进行了唯象上的检验。2、结合大量实验数据，以及实验和理论结果的冲突（例如pi K和pi pi puzzles），本项目对B->PP,PV衰变过程中湮灭图和旁观者修正效应进行了研究。分析了端点参数对味道的依赖性和味破缺效应，拟合给出相对严格的和以往取值方案不同的端点参数结果，并以此给出一个解释 pi K和pi pi puzzles的可能方案。3、本项目组分别在b->s相关的22个B介子衰变过程和Bd->mu mu纯轻、Bu->pi- mu mu, rho- mu mu半轻过程中，对代非普适Z’模型展开了详细的研究工作，拟合得到相对完整的Z’耦合矩阵结果，并通过Z’玻色子的贡献给出pi K puzzle的一个解释办法。4、在Bs-\bar{B}s混合系统中，我们采用模型无关方案详细研究了张量耦合的效应。5、采用pQCD计算方法，我们对B_c->B_qP,B_qV衰变进行了详细计算，得到了这些衰变过程的分支比，并指出B_c->B_{d,s}(pi, rho, K)衰变由于其较大分支比将有可能被较早发现。至此，本项目计划书中的研究内容和预期目标均已圆满完成。上述相关研究不但对于深刻理解和完善粒子物理理论框架和计算方法以及构造新物理模型的味结构具有重要意义，而且对LHC等实验上寻找和甄别各种新物理间接信号具有参考价值。