文档介绍：博博博士士士学学学位位位论论论文文文
Bc 介子和激发态重-轻介子衰变的研究
THE DECAY OF BC AND EXCITED
HEAVY-LIGHT MESONS
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2012 年年年 6 月月月
国内图书分类号:O572 学校代码:10213
国际图书分类号:539 密级:公开
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Bc 介子和激发态重-轻介子衰变的研究
博士研究生:王志会
导师:王国利教授
申请学位:理学博士
学科:物理学
所在单位:物理系
答辩日期:2012 年 6 月
授予学位单位:哈尔滨工业大学
Classified Index: O572
: 539
Dissertation for the Doctoral Degree in Science
THE DECAY OF BC AND EXCITED
HEAVY-LIGHT MESONS
Candidate: Wang Zhihui
Supervisor: Prof. Wang Guoli
Academic Degree Applied for: Doctor of Science
Specialty: Physics
Affiliation: Department of Physics
Date of Defence: June, 2012
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
摘要
摘要
重介子的研究对于了解介子的性质和夸克之间的相互作用有重要的意
义。Bethe-Salpeter (BS) 方程是一个四维的相对论积分方程,可以很好地描述
重介子束缚态。本文将利用改进的BS方程方法研究 Bc 介子和激发态介子的
衰变。改进的 BS 方程方法主要有两个优点:首先在求解 BS 方程时,通过分
析介子的量子数,构造出了相对论形式的 BS 波函数,得到了介子的质量谱
和包含相对论修正的介子波函数;其次利用 Mandelstam 机制将强子矩阵元表
示为初态和末态介子 BS 波函数的重叠积分,得到了更加完整的计算公式。
利用改进的 BS 方程方法分析了 Bc 到 P-波粲偶素(χc0,χc1,χc2,hc) 遍举
半轻和非轻衰变中相对论修正的影响。详细讨论了强子矩阵元与相对论 BS
波函数之间的关系,通过强子矩阵元计算了半轻衰变的形状因子和轻子谱,
得到了半轻和非轻衰变宽度,为实验观察提供了理论依据。
实验上已经发现了四个 P-波粲偶素,但由于缺乏足够的数据,很多 P-波
重-轻介子尚未被观测到,例如: B0,B1 等。P-波重-轻介子中包含一个轻夸克,
性质完全不同于 P-波粲偶素。本文利用改进的 BS 方程方法结合重夸克有效
∗∗∗
理论计算了 Bc 到 P-波重-轻介子(DJ,BJ,BsJ) 的遍举半轻和非轻衰变,得到
了形状因子和衰变宽度。有些衰变道具有较大的分支比,在 LHC 上可以通过
观察这些衰变道寻找新粒子。
∗′
在 P-波 BsJ中,实验尚未探测到 Bs0, Bs1,但是通过强衰变已经观察到了
Bs1,Bs2 的存在,强衰变具有较大的衰变宽度,在实验中更容易探测。本文
→π′→∗π
利用 BS 方程方法分析了同位旋对称性破坏的强衰变:Bs0 Bs ,Bs1 Bs ,
→¯ ′→∗¯ →∗¯
Okubo-Zweig-Iizuka (OZI) 允许的强衰变: Bs0 BK,Bs1 B K,Bs1 B K,
→¯ →∗¯ ∗
Bs2 BK 和 Bs2 B K,得到了相应的强耦合常数,估计了 P-波 BsJ 介子总的
衰变宽度。
实验中已经发现了 D0(2S ) 态介子的候选者 D(2550)0,为了便于实验观
′
察,研究了 Dq(2S ) (q = u, d, s) 和 Bq(2S ) 在重的 Bq′(q = c, u, d, s) 介子半轻衰变
中的产生。通过求解 BS 方程得到了 Dq(2S ) 和 Bq(2S ) 的 BS 波函数,并且预
+ → 0 +ν+ → 0 +ν
言了它们的质量。利用 BS 波函数计算了 Bc Bs(2S )l l,Bc B (2S )l l,
0 →−+ν 0 →−+ν+ →¯ 0 +ν
Bs Ds (2S )l l,B D (2S )l l,B D (2S )l l 的衰变宽度。利用新的质
量和 BS 波函数记算了 Dq(2S ) 和 Bq(2S