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过去几十年里,标准模型取得了辉煌的成就,但它并非是完美无暇。随着实验和理论研究的发展,标准模型自身的不足也逐渐显现出来。当前的粒子物理界有三个主流研究方向:一是在B介子系统,研究其CP破坏和新物理存在的证据,二是继续精确检验标准模型和测量其参数,三是探究QCD蕴含的丰富的动力学机制。在这些方向上,无论是理论还是实验都已经做了很多工作。
B介子物理自上世纪80年代中期以来,一直是粒子物理界最重要、最热门的研究领域之一,这不仅是因为它的研究需要崭新的理论架构,还因为B介子衰变过程提供宇宙间控制物质和反物质对称破缺基本参数的测量管道,从而促使理论与实验学者投注心力于其中。所以,B介子衰变的研究对精确检验标准模型,寻找CP破坏的根源和新物理的迹象起着重要的作用。在本论文中,我们主要在标准模型和双Higgs模型(Ⅲ)下研究B介子衰变到两个赝标介子的过程:(B)u,d→PP。
在论文的前两章,我们首先简单介绍了标准模型的基本理论以及所面临的挑战。在此基础上阐述了新物理模型一双Higgs模型的基础知识。第三、四章介绍了新物理模型对Wilson系数的修正,然后利用QCD因子化方法,通过对算符系数重新定义,详细阐述了B介子两体衰变过程振幅的计算。
第五章是本论文的主要工作,在前面几章的基础上,分别给出了在标准模型和双Higgs模型(Ⅲ)下(B)u,d→PP的衰变分枝比的理论预测值,并根据实验数据对一些典型的衰变道的理论结果做了简单的分析。通过理论值和实验观测值的比较发现:
(1)只要在合适的参数空间取值,新物理模型能够增强其衰变分枝比,改善与实验值的符合程度,尤其是以企鹅图为主的衰变道,修正效果比较显著,由此也为标准模型遇到的“Kη”问题提供了一个可能的解释。
(2)讨论了(B)u,d→PP衰变分枝比随MH+变化的依赖性。随着双Higgs模型(Ⅲ)自由参数MH+的增大,分枝比变小,向标准模型预测值和实验观察结果靠拢。
第六章对论文做了简单的归纳总结,并展望了B介子的未来和发展机遇。