B介子非粲衰變的研究 - 中國科學(xué)院高能物理研究所

1、 高能物理分會(huì)年會(huì)高能物理分會(huì)年會(huì)2008 中微子和味物理中微子和味物理吳岳良吳岳良中國科學(xué)院理論物理研究所中國科學(xué)院理論物理研究所中國科學(xué)院卡弗里理論物理研究所中國科學(xué)院卡弗里理論物理研究所2008.4.26 南京大學(xué)南京大學(xué)味物理味物理 ?Up Quark, Down Quark, Strange Quark ?+ e、 _e , ICFP2001Gell-Mann & Fritzsch on the way to Lunch Quantum Number: “Flavor” Flavor Physics: Physics on Quark Flavor and Lepton Fl

2、avor CP Violation, Neutrino Physics, B Physics, Charm (J/) Physics, Hadron Physics, New Physics on Flavors,1144iiLLLRRRLLRRLDDFFFF *LRRLCCRRRRN NN NV116RG0V 中微子中微子1930 Pauli：中微子中微子s=1/2、NWIP、m 0 ？oror m312 VVB-VV過程的研究過程的研究S.S.Bao,F.Su,Y.L.Wu & C.ZhuangS.S.Bao,F.Su,Y.L.Wu & C.Zhuang, , arXiv:

3、0801.2596 (to be published on PRD) 對(duì)多數(shù)的對(duì)多數(shù)的B B物理衰變過程來講，標(biāo)準(zhǔn)模型框架下，理論和物理衰變過程來講，標(biāo)準(zhǔn)模型框架下，理論和實(shí)驗(yàn)符合的很好，但還有一些在標(biāo)準(zhǔn)模型中無法解釋的衰變實(shí)驗(yàn)符合的很好，但還有一些在標(biāo)準(zhǔn)模型中無法解釋的衰變過程，如過程，如 puzzlepuzzle的問題，大的的問題，大的 分支比以及在分支比以及在 中大的橫向極化等，引入新物理貢獻(xiàn)來解決這些問題是目前中大的橫向極化等，引入新物理貢獻(xiàn)來解決這些問題是目前B B物理研究的一個(gè)重要課題。物理研究的一個(gè)重要課題。 在在CPCP自發(fā)破缺的雙自發(fā)破缺的雙HiggsHiggs二重態(tài)模型中（

4、二重態(tài)模型中（Type III 2HDMType III 2HDM），用推廣的因子化方法計(jì)算，用推廣的因子化方法計(jì)算B-VVB-VV衰變，探索新物理對(duì)衰變，探索新物理對(duì)VVVV過程過程的分支比及的分支比及CPCP破壞的影響。破壞的影響。K,K*K數(shù)值結(jié)果：數(shù)值結(jié)果：n electroweak penguin-dominated decayselectroweak penguin-dominated decays: : 分支比很小，目前還沒有精確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。分支比很小，目前還沒有精確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。n Pure weak annihilation decays:Pure weak annihilat

5、ion decays: 分支比大多很小，我們沒有考慮。分支比大多很小，我們沒有考慮。n 雙雙HiggsHiggs二重態(tài)模型下，對(duì)衰變分值比的影響很小，和標(biāo)準(zhǔn)模型的二重態(tài)模型下，對(duì)衰變分值比的影響很小，和標(biāo)準(zhǔn)模型的結(jié)果幾乎一致。但是由于引入了新的結(jié)果幾乎一致。但是由于引入了新的CPCP破壞源，對(duì)于一些衰變道的破壞源，對(duì)于一些衰變道的直接直接CPCP破壞破壞的影響比較明顯，如：的影響比較明顯，如： 等。等。 ,B;,B,B0S0,B;,KKB000S*,*0*00KKB及及QCD動(dòng)力學(xué)性質(zhì)動(dòng)力學(xué)性質(zhì) Fang Su, Yue-Liang Wu, Ya-Dong Yang, Ci Zhuang, h

6、ep-ph/07051575BDBD理論方面的困難：理論方面的困難：歸結(jié)為如何有效地計(jì)算歸結(jié)為如何有效地計(jì)算 強(qiáng)子矩陣元。目前主要有簡(jiǎn)單強(qiáng)子矩陣元。目前主要有簡(jiǎn)單因子化方法，推廣的因子化方法，微擾因子化方法，推廣的因子化方法，微擾QCD方法，方法，QCD因子化方法及軟共線理論（因子化方法及軟共線理論（SCET）等。）等。期望用一種簡(jiǎn)單的方法，即通過引入膠子動(dòng)力學(xué)質(zhì)期望用一種簡(jiǎn)單的方法，即通過引入膠子動(dòng)力學(xué)質(zhì)量消除端點(diǎn)發(fā)散和量消除端點(diǎn)發(fā)散和Cutkosky rule 相結(jié)合的方法來相結(jié)合的方法來處理處理B介子衰變問題?？紤]介子衰變問題?？紤] 過程，將預(yù)言值過程，將預(yù)言值與其他理論方法相比較，來檢

7、驗(yàn)我們的方法是否具與其他理論方法相比較，來檢驗(yàn)我們的方法是否具有可行性。有可行性。 BD所考慮的過程有：所考慮的過程有：l color-allowed color-allowed 過程過程l CabbiboCabbibo double suppressed double suppressed 過程過程l color-suppressed color-suppressed 過程過程l color-allowed + color-suppressed color-allowed + color-suppressed 過程過程+BD+BD00BD-0BD1 1 、 過程的有效哈密頓量為過程的有效哈密

8、頓量為： .,.)()(22211*chOCOCVVGHudcbFeffDB 其中其中 是四夸克有效算符，是四夸克有效算符， 為為WilsonWilson系數(shù)。系數(shù)。21,CC21,OO,)()(1AVjjAViiudbcO,)()(2AVijAVjiudbcO2 2 、過程中時(shí)間相關(guān)的、過程中時(shí)間相關(guān)的CPCP破壞為破壞為)()()()()(tDBtDBtDBtDBtAD)()(mtCosCmtSinSDDg g和和h h分別為分別為 的衰變振幅的衰變振幅 DBDB,11|222222zzghghCD1)2sin(2|)2sin(|2222zzghhgSD,02. 0z)2sin(2, 1z

9、SCDD)2sin(2, 1zSCDD由于由于z z非常小，非常小， 上面的式子可化簡(jiǎn)為上面的式子可化簡(jiǎn)為另外還有兩個(gè)另外還有兩個(gè)CPCP破壞參數(shù)破壞參數(shù)實(shí)驗(yàn)上的觀測(cè)量為：實(shí)驗(yàn)上的觀測(cè)量為：2/ )(, 2/ )(DDDDSScSSa3 3 、對(duì)膠子傳播子和夸克傳播子的處理、對(duì)膠子傳播子和夸克傳播子的處理引入一膠子動(dòng)力學(xué)質(zhì)量標(biāo)度來消除端點(diǎn)發(fā)散，即引入一膠子動(dòng)力學(xué)質(zhì)量標(biāo)度來消除端點(diǎn)發(fā)散，即將膠子傳播子將膠子傳播子 (J. M. Cornwall, Phys. Rev. D 26, 1453 (1982)對(duì)于夸克傳播子則利用對(duì)于夸克傳播子則利用Cutkosky rules, 即：即：2123221

10、2312311Pi(kkk ) (kkk )i(kkk )4 4 、數(shù)值結(jié)果、數(shù)值結(jié)果 a a和和c c的理論預(yù)言誤差比較大，但在目前的的理論預(yù)言誤差比較大，但在目前的實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)。還不能對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)。還不能對(duì) 做出做出有效的限制，因此需要更精確的實(shí)驗(yàn)。有效的限制，因此需要更精確的實(shí)驗(yàn)。2 結(jié)果表明，結(jié)果表明，當(dāng)膠子動(dòng)力學(xué)質(zhì)量標(biāo)度取當(dāng)膠子動(dòng)力學(xué)質(zhì)量標(biāo)度取440 MeV440 MeV時(shí)，時(shí)，所得的分支比和所得的分支比和CPCP破壞和實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致。說明破壞和實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致。說明利用此方法同樣可以解決利用此方法同樣可以解決B B介子有粲衰變中端點(diǎn)發(fā)介子有粲衰變中端點(diǎn)發(fā)散問題。由散

11、問題。由 定出的膠子動(dòng)力學(xué)質(zhì)量標(biāo)度定出的膠子動(dòng)力學(xué)質(zhì)量標(biāo)度( (440MeV440MeV) )和和 所定的質(zhì)量標(biāo)度所定的質(zhì)量標(biāo)度( (420MeV420MeV) )(F. Su, Y.L.Wu, Y.D Yang, C.Zhuang,EPJ.C48,2006 )相一致。這表相一致。這表明我們的方法具有一定的可行性。明我們的方法具有一定的可行性。BDBK KSummary：六夸克有效算符方法簡(jiǎn)介六夸克有效算符方法簡(jiǎn)介(Y.L.Wu, Yi-bo Yang, C.Zhuang )The corresponding six-quark operator is given by:With O1 :Fo

12、ur-quark effective Hamiltonian:Example:The contribution of left diagram can be expressed as below using six quarks effective Hamiltonian.Leading Order diagramsThese eight diagrams give leading order contribution to B-K decay. First line are emission diagrams, second line are exchange or annihilation

13、 diagrams. First two row are considered to be factorizable diagram in QCDF.NLO DiagramsAll the diagrams listed below give NLO corrections. The six diagrams in first line give vertex corrections logarithm dependent on IR scale . Other diagrams give corrections depending on IR scale in denominator. Th

14、ese corrections may alleviate the theoretical dependence on .Numerical ResultBr ExpExpLOLONLONLOLO(pQCDLO(pQCD) )NLO(pQCDNLO(pQCD) )QCDFQCDFB-+- 5.16 5.16 0.22 0.227.167.166.476.477.07.06.76.76.26.2B-+0 5.7 5.7 0.4 0.44.294.294.244.243.53.54.14.18 8B-00 1.31 1.31 0.21 0.210.280.280.380.380.120.120.2

15、90.290.10.1B-+K- 23.1 23.1 1.0 1.018.7018.7023.7823.7817.017.024.124.119.319.3B-0K+ 12.8 12.8 0.6 0.611.7011.7014.5414.5410.210.214.014.011.111.1B-K+ 19.4 19.4 0.6 0.618.0318.0322.8122.8114.214.220.520.516.316.3B-0K0 10.0 10.0 0.6 0.67.057.059.189.185.75.78.78.77 7CPExpExpLOLONLONLOLO(pQCDLO(pQCD) )

16、NLO(pQCDNLO(pQCD) )QCDFQCDFB-+-0.38 0.38 0.07 0.070.130.130.130.130.140.140.200.20-0.02-0.02B-+0 0.04 0.04 0.05 0.050.00.00.00.00.00.00.00.0-0.065-0.065B-00 0.36 0.36 0.32 0.32-0.60-0.60-0.74-0.74-0.04-0.04-0.43-0.430.450.45S0.61 0.61 0.08 0.08-0.61-0.61-0.63-0.63-0.34-0.34-0.41-0.41B-+ K0 0.009 0.0

17、09 0.025 0.025-0.01-0.010 0-0.01-0.01-0.01-0.010.0090.009B-0K+ 0.047 0.047 0.026 0.026-0.13-0.13-0.11-0.11-0.08-0.08-0.08-0.080.0710.071B-K+ -0.095 -0.095 0.013 0.013-0.16-0.16-0.13-0.13-0.12-0.12-0.10-0.100.0450.045B-0K0 0.12 0.12 0.11 0.11-0.02-0.02-0.015-0.015-0.02-0.020 0-0.033-0.033SK0.33 0.33 0.21 0.210.700.700.710.710.700.700.730.73mg=500MeV, =1.2GeV, =1.5GeV, K=1.8GeV. If mg(K2) become smaller when K2 become larger, we can use larger to get similar result. Summaryn由于中微子的特殊性質(zhì)以及在對(duì)微觀粒子和由于中微子的特殊性質(zhì)以及在對(duì)微觀粒子和宏觀宇宙的探索中可能起的重要作用，對(duì)中宏觀宇宙的探索中可能起的重要