LHC时代重味物理中几个关键问题的研究

In the LHC era, we do the high energy theoretical and experimental studies along with the two routes: the first one is the direct discovery in the high energy frontier and the second is the high precision test of the standar model and new physics models beyond in the high precision frontier. The heavy flavor physics, including mainly the b meson(B, B_s, B_c) physics and the charm physics, is the key and important topic of particle physics in the world. ..In this program, we will focus on those difficult but key problems in the heavy flavor .physics, in close relation with those high energy experiments carried on in the .B factories, the Large Hadron Collider at CERN, BEPC-II at Bejing, etc. Our researches include the following main points. In the framework of the standard model(SM), firstly, we try to develop the new methods of the non-perturbative QCD, to improve the wave functions of hadrons and to decrease the uncertainty of the theoretical estimation for the heavy-to-light form factors. We also do systematic studies for the calculation of the hadronic matrix elements, which plays the key role in the phemonemological studies of the b meson decays, complete the analytical evaluations for those still unknown next-to-leading order loop contributions in the PQCD factorization approach and to improve the reliability and precision of this approach;.And finally, based on the SM and the new physics models beyond, we will calculate the new physics contributions induced by various loop diagrams involving the new particles, do systematic phenomenological studies for the mixing and various kinds of decays of the b mesons (B_{u,d}, B_s and B_c), J/Psi and D mesons, etc., to evaluate the new physics effects on the physical observables for those considered rare decay modes, explain the "puzzles" being found in the experiments, and provide the essential theoretical support for the precision test of the SM and the efforts of serching for the signals or evidence of the new physics beyond the SM.

在LHC时代，人们沿着高能量的直接发现和高亮度的精确检验这两条道路前进。重味物理主要研究b介子系统和粲粒子系统，是当今国际上粒子物理研究的重大前沿课题。本项目将紧密结合B介子工厂、LHCb、BEPC-II等高能物理实验，选择重味物理研究中亟待解决的关键问题，联合攻关。我们拟在标准模型理论框架下，发展非微扰QCD的新方法，研究、改进强子波函数，降低对跃迁形状因子计算的误差。对强子矩阵元计算方法做系统研究，提高计算精度。完成目前尚不完整的次领头阶圈图贡献的计算，提高PQCD因子化方法的可靠性和准确度。在标准模型和超出标准模型的新物理模型框架下，对b介子、J/Psi、D介子等重味粒子系统的混合与衰变过程做全面、深入的唯象研究，计算新粒子、新机制引起的新物理量子修正，解释实验上发现的反常现象，为高能物理实验数据分析提供理论支持，为通过高亮度的重味物理实验发现新物理存在的信号或证据提供理论依据。

在LHC时代，重味物理是国际上高能物理理论和实验研究的重大前沿研究领域。2009年以来，LHCb实验首先验证了B介子工厂实验的测量结果，进一步提高了测量精度，进而又陆续报告很多激动人心的新结果。BESIII和Belle实验同时发现了Zc(3900)等许多奇异强子，日本Super-B实验，也将在2018年投入物理运行。毫无疑问，我们目前正处在重味物理理论和实验研究的“黄金时代”。经过项目组全体成员的辛勤劳动，联合攻关，顺利完成预期研究计划，取得多项有重要学术价值的研究成果。.(1) 在PQCD因子化理论框架下，首次完成对多个次领头阶高阶修正的计算, 提高了理论计算的精度和可信度，发展了PQCD因子化方法；.(2) 根据我们的系统研究和建议，LHCb实验组很快发现了双重味重子 Ξ_{CC}^{++}，这成为理论与实验合作的典范；.(3) 提出因子化辅助的拓扑图方法，对100多个B介子衰变道做了系统研究，部分理论预言被LHCb实验证实;.(4) 对强子波函数、形状因子和跃迁振幅的系统研究，对Zc（3900）等新强子态和多夸克态结构和性质的研究;.(5) 对各类B介子的半轻子衰变过程做了系统研究，对 R(D^{(*)}) 等 “反常” 给出了基于PQCD因子化方案的标准模型解释；.(6) 改进、优化了“双介子波函数”，采用PQCD因子化方法对B介子三体或者准二体强子衰变的研究做了系统研究，取得重要成果；.(7) 对LHC实验中几种新粒子的产生和衰变做了计算和分析，并根据LHC最新实验结果，对几个暗物质粒子候选者以及"LRTH"等新物理模型的参数空间给出了限制；.(8) 在PQCD 和其他几个因子化方案下，对B/Bs/Bc→X（D，S，A，T）二体强子衰变过程做了系统研究；.(9) 学术专著“粒子物理学导论”成为全国该领域研究生的主要参考书。