重味夸克衰变中的标准模型检验与新物理探寻

After the discovery of the Higgs boson, in order to search for the new physics beyond the standard model, high energy physics is developed along with the two directions, the high energy and the high luminosity. The heavy flavour physics provides us an important plat for testing the standard model, searching for the signals of new physics and uncovering the resource of CP violation. In this project, we will combine the data from LHCb and Belle-II, and will study following topics: (1) studying the semi-leptonic decays of B meson with two mesons in the final states; (2) calculating three body decays of B meson; (3) calculating B-->PP, PV, VV, SP, SV, AV decays with the global fit approach; (4) searching for the new physics in B/Bs meson rare decays; (5) studying the characters of Higgs boson in heavy flavour physics; (6) probing the signals of dark matter in heavy flavour decays. The above results provide the essential theoretical support for the precision test of the SM and the efforts of searching for the signals or evidences of the new physics beyond the SM.

自希格斯粒子发现后，为了寻找超出标准模型的新物理理论，高能物理沿着高能量的直接发现与高亮度精确测量两个方向前进。以研究b夸克为主的重味物理通过精确检验标准模型为寻找新物理信号、揭示CP破坏来源提供了重要的平台。本项目将结合来自B介子工厂、LHCb、Belle-II以及BEPC等实验结果，选择几个热点问题进行研究。在现有工作的基础上，我们希望（1）计算末态含有两个介子的半轻衰变；（2）系统计算B介子三体非轻衰变；（3）在PQCD和QCDF基础上，结合最新数据采用全局拟合方法对B-->PP,PV,VV, SP,SV,AV进行分析；(4)寻找对新物理敏感的可观测量，限制和检验新物理模型；（5）在重味物理中研究Higgs的性质；（6）在重味物理中研究暗物质性质。希望上述理论结果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支持。

在现在的高能粒子物理中，作为检验标准模型，寻找CP破坏来源和探寻新物理信号的重要场所，重味物理发挥着重要作用。在本项目的支持下，我们根据来自大型强子对撞机上LHCb以及Belle、BaBar以及CMS、ATLAS合作组的数据，我们主要在以下六个方面取得了进展：(1)利用因子化辅助下的拓扑图方法和软共线有效理论系统地研究了B介子两体衰变过程，如B-->DM和B-->VV等过程的分支比，CP破坏和极化分数等可观测量；计算显示SU(3)破坏为30%，高幂次修正的贡献约为30%，该研究有助于我们了解B介子衰变中量子色动力学机制以及CP破坏中强相位的来源。(2)在微扰QCD因子化方法下，利用B、Bs、Bc介子衰变研究标量粒子的夸克组成，我们倾向于小于1GeV的轻标量粒子为四夸克态，而高于1GeV的标量粒子为两夸克态基态，这些计算夸克模型以及探知新粒子有重要的物理意义。(3)有效场理论的一般框架下，对R(D)、R(D*)和R(J/ψ)反常进行了模型无关的的联合分析，计算显示矢量算符被证明是最可能的单个新物理（NP）算符，标量算符形式可以被排除。利用单个新物理算子Wilson系数的最佳范围和拟合值，我们也给出了物理观测值的预测，供实验学家进行测量检验。(4)寻找B介子稀有衰变道探寻新物理效应，主要集中在Z’模型和额外维模型；这些计算对于指导我们如何在重味物理中寻找新物理信号有重要意义。(5)采用了最新的格点QCD计算的形状因子系统研究Λb的带电流半轻衰变过程，在标准模型下的比值为R(Λc)=0.33±0.01。为了研究新物理效应我们建立了R(D), R(D*), R(Λc)之间的关联，计算显示左手标量算符可以复合现在的实验数值，并可以将R(Λc)提升到0.42，其它算符影响约为20%。(6)采用微扰QCD因子化方法，计算了B→ππ衰变道的树图和企鹅图振幅。根据相关实验数据，在充分考虑了理论不确定性后，我们得出了CKM三角形的γ角的取值范围是53-70度。在过去四年中，项目组成员共发表16篇学术论文，圆满完成预订目标。