BESIII上粲重子弱衰变和新物理研究

Since 2016, some breakthroughs on charmed baryon Lambda_c have been made at BESIII experiment in regard to its hadronic weak decays. With the upgrade of its electron-positron collider, more fruitful results can be foreseen. Meanwhile it has been realized that the effort on charmed baryon decays from theory communication is urgently required to catch up and then to stir experiment. Aimed at this purpose, we will systematically analyze a set of non-leptonic and radiative weak decays of charmed baryons and give predictions on branching ratios, spin asymmetries and CP violations. In our theoretical calculation, both factorizable and non-factorizable contribution are incorporated, and the later one is relied on pole model. Several non-perturbative parameters, which are involved in the pole model estimation, will be calculated both in relativistic and non-relativistic quark model. New physics search is also explored in the combination of theoretical calculation of charmed baryon/ D meson rare decays and relevant experimental measurement in BESIII.

2016年以来北京谱仪BESIII在Lambda_c的实验测量方面取得了突破性的进展。随着加速器的升级，预期再次采数后BESIII将会取得更多亮眼的成绩。为配合实验的进一步展开，与之相对应的Lambda_c弱衰变的理论研究亟需发展。本项目基于此目的，系统的分析一系列两体非轻弱衰变和辐射衰变过程，对分支比、自旋不对称以及CP破坏给出定量的计算。在理论计算中，我们将可因子化和非可因子两类贡献都纳入考量，其中非因子化部分的理论计算基于在历史上有过成功经验的极点模型。我们将利用相对论性和非相对论性的两类夸克模型分别对计算中所涉及的非微扰参数进行估算。结合标准模型下粲重子和D介子稀有过程的理论计算与BESIII上的实验结果，本项目还将对新物理的寻找展开讨论。

当前BESIII、Belle/Belle-II、LHCb等实验已积累了大量的粲重子弱衰变的实验数据，因而在理论上对含粲重子弱衰变的研究是一个紧迫的任务。本项目基于拓扑图与极点模型，在强子层次上计算了衰变分支比和自旋不对称参量；对于计算所需的三类非微扰参量，又进一步采用夸克模型的方法进行了估算。我们研究内容覆盖单粲重子，包含反三重态重子和Ω_c重子，两体弱衰变的所有过程；双粲重子卡比玻支持过程；典型的重味守恒重子弱衰变过程。此外，在大量实验数据的基础之上，我们也着手进行基于味对称性的全局拟合研究，发现味对称破坏效应在粲重子弱衰变中也占有较大的比重。以上关于粲重子的理论研究对实验提供了一定的理论参考。标准模型的贡献是否足以解释中性D介子的混合，这是一个至今具有挑战的问题。在本项目中，我们发展了一种基于色散关系反问题的方法，得到了与实验吻合的标准模型解，这一方法也提供一种对其它非微扰物理问题的新思路。在本项目中，我们将重整化群思想解决中微子物质效应问题推广至惰性中微子情形，成功验证了其在长基线实验中的应用，并且讨论了太阳中微子日夜效应等唯象学应用。