重味介子稀有衰变和CP不守恒的研究

未来几年实验上将提供大量的粒子数据，使得我们可以深入、细致地开展重味介子物理的研究，包括稀有衰变和人们感兴趣的CP不守恒现象，而对于它们的研究，可以精确检验标准模型，并有助于发现超出标准模型的新物理。我们将采用Bethe-Salpeter方程等方法，全面、系统、精确地研究重味介子的稀有衰变和CP不守恒，重点是末态粒子中含有激发态粒子的情况，这将扩展我们对重介子的衰变和CP破坏现象的了解。虽然与相应的基态相比，激发态粒子衰变道的分支比略小，但是也有可观的分支比，并且激发态粒子的研究不同于基态，有其自身的特点，各种修正对它的影响比相应的基态大，如其相对论修正所占的比重很大，非相对论的理论模型这时将带来较大的误差。因此我们将充分考虑相对论修正的贡献，同时也将特别注重非微扰QCD的贡献。

近些年实验上已经积累了大量的B介子数据，今后几年，也会积累大量的Bc和Bs介子数据，使得我们能够开展对它们的精确研究，包括一些以前无法探测的稀有衰变过程。另外，2003年以来，实验上发现了许多新粒子，其中很多是目前常见粒子的激发态粒子，使得对激发态粒子的研究成为目前的研究热点。在此背景下，本项目深入细致地研究了Bc、Bs、B等重介子的稀有衰变和CP破坏现象。一方面，我们研究了这些重味介子在标准模型框架下的稀有衰变，例如由味道改变中性流导致的稀有衰变，末态包含有激发态粒子的情形，我们采用相对论的贝特－萨贝特方程方法，计算了包括企鹅图、箱图、湮灭图、级联衰变图等等的贡献，得到了精确的结果，我们发现，特别是对于末态含有激发态粒子过程，相对论修正的贡献不容忽略。我们还研究了一些超出标准模型的重味介子轻子数破坏的衰变过程，为寻找超出标准模型的新物理提供了一些渠道。另一方面，我们研究了重味介子的可能的CP不守恒现象，计算了大量的两体衰变过程，包含许多激发态末态过程。我们发现，多数CP破坏可观测量在目前的实验数据量的条件下比较难以探测到。我们的这些理论结果对实验研究有指导作用，因为以往人们对末态含有激发态粒子以及稀有衰变过程的研究较少，而已有的研究中，很多是非相对论模型的结果，导致激发态粒子参与的过程中会有较大的误差，我们采用相对论模型给出了相对精确的结果。