双重味强子在高能对撞机上间接产生机制的研究

论文摘要

高能对撞机是粒子物理学探索和寻找超出标准模型的“新物理”机制的有效途经之一,为人们认识微观世界提供了实验证据。由于强相互作用中夸克禁闭效应和夸克的分数电荷,夸克均以强子态的形式存在。目前实验上已经发现了众多强子态,特别是在2017年中国LHCb实验团队发现的双粲重子是强子研究中的一个重要成果。双重味强子以其丰富的物理信息成为QCD研究的主要课题之一。由于夸克模型所预言的其他双重味重子,如Ξbc和Ξbb,仍未被实验所发现,本文致力于研究双重味重子的产生机制,分析其在高能对撞机上可能产生的事例数以及其运动学特征。另一方面由于重夸克偶素发现相对较早,其研究较为全面,我们试图从重夸克偶素出发,借助味道改变中性流（FCNC）这一黄金平台,寻找可能的新物理效应。本文基于NRQCD框架下,利用完整的固定阶计算和碎裂函数方法,详细地研究了双重味强子的间接产生机制,并估算了其在未来高能对撞机上产生的事例数。在本文中,我们首先介绍了固定阶计算和碎裂函数这两种不同的计算方法,并基于此描述了双重味强子的理论计算结果,包括衰变宽度和微分分布等。接着着重探讨了重夸克质量,重整化能标和跃迁矩阵元所造成的三种理论不确定性。本论文具体包含以下三个研究工作:●通过顶夸克衰变t→ΞbQ’+（?）’+W+这一过程,研究了双重味重子ΞbQ’的产生机制,这里Q’表示重夸克c或b。其结果表明完整的固定阶计算和碎裂函数方法得到的LO阶结果虽然有所差异,但整体上是一致的。这说明碎裂函数方法在处理双重味重子的产生过程中也是一种有效可行的方法。然后我们在碎裂函数方法中,通过DGLAP方程对因子化能标进行演化,此演化过程中包含了高阶对数效应,即重求和,从而得到了较为精确的能量分数微分分布行为。Top夸克衰变到双重味重子产生的衰变宽度较大,因此在高能对撞机上可以产生足够的重子事例数供未来实验的分析。●我们给出了 Higgs衰变的相关过程,包含H0→b（?）,c（?）,Z0Z0和gg这四个主要的Higgs衰变道,这些衰变道在Higgs物理中扮演着非常重要的角色。我们完整地研究了双重味重子Ξcc,Ξbc和Ξbb的产生,中间双夸克态:>[1S0]6,>[3S1]（?）,[3S1]（?）/6,[1S0]（?）/6,[1S0]6和[3S1]（?）的贡献均被考虑在内。我们可以看出在高能对撞机上,Higgs玻色子衰变能够产生足够多的事例数,可以作为一个很好的平台用来研究双重味重子的产生性质。●通过包含FCNC的过程t（p1）→（c（?））[n]>（p2）+Q（p3）+Z0（p4）,我们研究了顶夸克的稀有衰变,分别计算了粲夸克偶素（ηc,J/Ψ）和Bc介子（Bc,Nc*）产生时的衰变宽度,不变质量和角微分分布等。除此之外我们还研究了此过程的干扰背景（相同的初末态但不包含FCNC的产生过程）,此背景过程的结果比我们期望的FCNC信号大105～6,因此在未来实验通过该过程探测标准模型的FCNC效应比较困难,需要有更加严格的事例筛选方案。最后我们在一些新物理模型中估算了其可能的新物理效应。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 2 双重味强子的研究现状
•   2.1 夸克模型
•   2.2 NRQCD
•     2.2.1 能标和有效拉氏量
•     2.2.2 速度标度律和因子化
•   2.3 碎裂函数
•   2.4 本章小结
• 3 双重味重子通过top夸克衰变的产生机制
•   3.1 双重味重子的研究背景
•   3.2 计算方法
•     3.2.1 固定阶计算
•     3.2.2 碎裂函数方法
•   3.3 数值计算和结果分析
•     3.3.1 总衰变宽度
•     3.3.2 微分分布
•     3.3.3 理论不确定性
•   3.4 本章小结
• 4 双重味重子通过Higgs玻色子衰变的产生机制
•   4.1 Higgs物理发展
•   4.2 NRQCD框架下双重味重子通过Higgs衰变的产生
•     4.2.1 衰变振幅
•     4.2.2 色因子
•   4.3 数值计算和结果分析
•     4.3.1 衰变宽度
•     4.3.2 理论不确定性
•   4.4 本章小结
• 5 双重味介子通过top夸克衰变的稀有产生机制
•   5.1 双重味介子的研究背景
•   5.2 NRQCD框架下重夸克偶素产生的相关理论
•     5.2.1 味道改变中性流
•     5.2.2 产生过程
•   5.3 数值计算和结果分析
•     5.3.1 重夸克偶素通过FCNC的产生
•     5.3.2 重夸克偶素通过FCNC产生的理论不确定性
•     5.3.3 Bc介子产生的干扰背景
•     5.3.4 新物理效应
•   5.4 本章小结
• 6 总结和展望
•   6.1 本文总结
•   6.2 工作展望
• 参考文献
• 附录 A
•   A.1 色因子涉及的群代数
•   A.2 含有FCNC对应的振幅
•   A.3 不含FCNC对应的振幅
• 附录 B
•   B.1 博士期间发表或待发表论文
•   B.2 博士期间主持或参与的科研项目
•   B.3 博士期间参加的学术交流活动
•   B.4 学位论文数据集
• 致谢

文章来源

类型: 博士论文

作者: 牛娟娟

导师: 郭磊

关键词: 双重味强子,微扰计算,衰变宽度,微分分布,高能对撞机

来源: 重庆大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 重庆大学

分类号: O572.214

DOI: 10.27670/d.cnki.gcqdu.2019.000612

总页数: 110

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