B介子非轻衰变的唯象学研究及标准模型检验

Since discovery of the Higgs boson in 2012, the high energy physics in and beyond the Standard Model enter a new stage. On the experiment side, the high energy experiments develop with the higher energy and the higher luminosity than before. On the theory side, the B meson decays are interesting for several phenomenological applications, such as testing the Standard Model, probing the signals of the new physics and study of CP violation. Based on the above, we will study the following hot topics in B physics, such as two-body nonleptonic B(u,d,s,c) decays with a light scalar meson or a tensor meson in final states, three-body non-leptonic B decays, the study of the mechanism of CP violation, the extraction of the CKM angles, and searching for the new physics. We hope that the above results will helpful to precisely test the Standard Model and probe the new physics beyond the Standard Model.

2012年希格斯粒子发现以来，标准模型的检验以及新物理信号的探测进入新的阶段。在实验上，高能物理实验向着能量更高，亮度更强的两个方向发展。在理论上，B介子物理为精确检验标准模型、探寻新物理信号、研究CP破坏机制等提供了广阔的唯象学研究空间。基于实验的推动和理论上的优势，本项目将基于已有的工作基础，采用微扰QCD方法就B物理中几个前沿问题进行研究。其中包括末态含有高激发态（标量粒子，张量粒子）的两体非轻B介子衰变，B介子三体衰变，研究CP破坏机制，CKM相角的抽取以及寻找新物理信号。希望通过理论研究为实验数据分析提供理论支持，为标准模型的检验和新物理的探寻提供理论依据。

在本项目的资助下，课题组着重研究了B介子物理中几个备受实验和理论关注的热点问题，重要包括，B介子两体衰变，B介子衰变的高阶幂次修正，B介子三体衰变，以及新物理信号的间接寻找等四个主要方面，首先，关于B介子的两体衰变，课题组专注于B介子衰变到D介子以及标量介子的两体衰变过程、B介子衰变到两个标量介子，以及标量介子和张量介子、B介子衰变到轴矢介子、等研究。通过对末态含有标量介子的研究，希望对困扰多年的标量介子内部结构问题取得进展。对轴矢介子的研究也将为确定轴矢介子的混合提供理论指导。其次，本项目关注目前实验热点的B介子三体(多体)衰变的研究。课题组采用微扰QCD方法对末态为KKK，KKpi，以及Vpipi等过程进行了研究，并且完美解释了实验观测，并且预言了CP破坏参数等实验观测值，结合实验将对研究CP破坏强相位提供臂助。特别指出的是，本课题组对困扰实验多年的fX(1500)共振态的结构问题进行了突破性的研究，期待实验进一步验证。再次，寻找新物理信号是目前粒子物理理论与实验的共同热点问题，我们发现b-->c跃迁的树图过程中也是新物理存在的重要过程，并进行了详细的研究，预言了相关实验观测量以供实验验证。最后，提高理论计算精度，是理论研究的重点，也是寻找和确定新物理信号的基础。因此课题组对相关的B介子和pi介子的跃迁形状因子进行了幂次修正的研究，为全面提高B介子衰变的理论研究精度做准备。