B衰变及e+e-湮灭中（类）粲偶素产生的研究

Charmonium state is an approximate nonrelativistic system with multiple energy scale. Therefore, it is an “ideal laboratory” for study on both perturbative and non-perturbative QCD. During the last ten years, many charmonium-like new hadron states, the so-called “XYZ” states, were discovered experimentally, which cause the hadron spectroscopy to be an important hotspot again in the field of high energy physics. On the other hand, B decay and electron-positron annihilation are two important means to produce charmonium(-like) states, and a large relevant data sample have been accumulated experimentally, which will continually increase during the following decade along with the running of the BEPC, the LHC(b) and the Super-B. This project plans to study on the charmonium(-like) state production in B decay and in electron-positron annihilation, including the study on the properties of the charmonium-like new hadron states. Specifically, the research plan covers the high-order corrections to the inclusive decays of B to charmonium, the factorization problems and the final-state re-scattering contributions to the exclusive decays of B to charmonium, the color-octet contribution to electron-positron annihilation into charmonium, the molecule production in B decay, and the charmonium(-like) spectrum in the coupled-channel model.

粲偶素是一个特别的非相对论体系，具有多个动力学能量标度，故而是研究微扰和非微扰量子色动力学（QCD）的一个理想“实验室”。近十几年间，实验上发现了许多类粲偶素新强子态，即“XYZ”粒子，使得强子谱学重新成为高能物理理论和实验研究中的一个重要热点。另一方面，B衰变及e+e-湮灭是产生（类）粲偶素的两种重要手段，实验上相应积累了大量的数据，而BEPC、LHC(b)及Super-B上还会源源不断地提供新的测量。为此，本项目拟就B衰变及e+e-湮灭中（类）粲偶素产生及类粲偶素新强子态性质开展研究，涉及B介子到粲偶素单举衰变过程的高阶修正，B介子到粲偶素遍举衰变过程QCD因子化问题及末态再散射的贡献，e+e-湮灭到粲偶素的色八重态贡献，B衰变中分子态的产生，以及耦合道对（类）粲偶素质量谱的影响等方面。

本项目在重夸克偶素产生问题上取得重要的进展和结果。首先，项目组创立了处理重夸克偶素产生和衰变问题的系统的因子化方法——软胶子因子化（SGF）方案。在此方案下，通过分离中间态QQ-bar和重夸克偶素的动量并采用分波投影的方法求和了软胶子辐射带来的相对论修正效应，因此比原NRQCD因子化方案具有更好的速度展开收敛性。同时，通过求解软胶子分布函数的演化方程，求和了近阈的大对数项，获得了更好的微扰收敛性。.在SGF方案下，项目组计算了色八重态过程e+e-\to 1S0[8](3PJ[8])+g及其次领头阶修正。通过求和近阈的大对数项，得到了与过程e+e-\to Jpsi+anything的实验测量接近的Jpsi动量谱。同时，软胶子辐射带来的相对论修正效应大大压低了原NRQCD方案下的色八重态的短程系数，从而大大抬高了在此过程中抽取的色八重态矩阵元的上限，基本解决了原有的NRQCD矩阵元的普适性问题。我们也在SGF方案下，重新考查了e+e-\to\gamma\eta_c过程截面和大横动量Jpsi产生的3S1[8]碎裂函数的次领头阶修正，取得了良好的效果。.项目组发展了一套可以用于高圈计算的系统、高效的方法——辅助质量流方法，并完成了开源软件包——AMFlow，获得了国际上的高度认可，也为后续计算粲夸克偶素的b产生过程的高阶修正打下了基础。.在强子谱和新强子态的研究方面，项目组完成了全重重子和全重四夸克态的QCD求和规则次领头阶修正的计算。我们发现，次领头阶修正在数值上时重要的，而且次领头阶修正大大降低了QCD求和规则所计算的质量谱的重整化方案和标度的依赖性，从而提高了质量谱计算的准确性。尤其是对于全重四夸克态，有了次领头阶修正，便可以唯一地确定在单圈重整化下算符之间的混合，从而降低计算结果的标度依赖性。唯象上，我们发现双Jpsi质量谱上的X(6900)的候选者可能是标量的4c态或张量的4c态，或是它们的混合。