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1、分类号： 学 号： 201100357003 硕 士 学 位 论 文B介子衰变到轴矢量介子的研究A Study on B-meson Decays into an Axial Vector Meson研究生姓名：张耀玲指 导 教 师：李作宏 教授学 科 门 类：理学专 业 名 称：粒子物理与原子核物理论文提交日期：2014年3月烟台大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以
2、明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名： 日期： 年 月 日学位论文使用授权说明本人完全了解烟台大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在非保密的论文范围内，学校可以公布论文的部分或全部内容。（保密论文在解密后遵守此规定）论文作者签名： 日期： 年 月 日指导老师签名： 日期： 年 月 日 烟台大学硕士学位论文摘要B介子衰变到轴矢介子的理论研究是B物理理论中的一个难点问题。论文中，我们采用B介子光锥求和规则研究B衰
3、变到态的轴矢粒子的半轻子形状因子。为了获取需要的形状因子信息，我们使用矢量流作为介子态的内插流。关联函数则是由两个夸克流的编时乘积两边作用上真空和在壳介子态上构成。我们分析计算了了B介子二粒子分布振幅和三粒子分布振幅对形状因子的贡献，得到的矢量形状因子和轴矢量形状因子，和。数值结果与传统的光锥求和规则符合的较好，误差主要来源于参数的选取或。这些形状因子是研究遍举非轻两体衰变的基本参数。关键词：B衰变；轴矢量介子；B介子光锥求和规则；形状因子I烟台大学硕士学位论文AbstractThere is a growing demand for studying on B meson decays in
4、to an axial vector meson in B physics theory. In this paper we use a different sum rule (we call it B-meson light cone sum rules) approach to calculate B decays into astate axial vector mesonform factors. In order to obtain the information of form factors needed, we adopt the vector currentas the in
5、terpolating current. We define a correlation function of two quark currents sandwiched between the vacuum and the on-shell B-meson state. We take into account the B-meson two-particle DAs contribution and three-particle DAs contribution. So that, we calculatedform factors ,and. Our numerical results
6、 are consistent with the values from the (light-cone) QCD sum rules. The main uncertainty comes from the parameter(or).Those form factors are basic parameters in studying the exclusive non-leptonic two-body decays.Keywords: B physics; axial-vector mesons; the B-meson light-cone QCD sum rules;form fa
7、ctors.I烟台大学硕士学位论文目录摘要IAbstractII目录III1 绪论11.1 标准模型概述11.2 B介子的研究背景及意义31.3 强子谱和夸克模型31.4 轴矢粒子（Axial vector particle）及其研究51.5 研究目的和工作安排72 QCD求和规则和光锥求和规则92.1 QCD求和规则92.2 算符乘积展开和真空凝聚102.3 S矩阵元的解析性和色散关系112.4 求和规则和 Borel变换123 B介子光锥求和规则计算衰变的形状因子153.1 B介子光锥求和规则153.2 形状因子的LSCR153.2.1 关联函数153.2.2 形状因子的定义183.3 计
8、算的矢量形状因子213.3.1 二粒子贡献（领头阶）213.3.2 三粒子贡献（次领头阶）263.4 计算轴矢量形状因子293.4.1 二粒子的贡献（领头阶）293.4.2 三粒子的贡献（次领头阶）303.5 形状因子的最终结果314 数值分析345 总结与展望37参考文献38III烟台大学硕士学位论文1 绪论1.1 标准模型概述粒 子 物 理 学 1 上 把 发 现 的 粒 子 分 为 两 类 ：轻 子 和 强 子 。轻 子 不 参 与 强 相 互作用，而强子参与强相互作用。在已经发现的粒子中绝大多数为强子。实验发现，强子有内部结构，也可以再分为由三个夸克组成的重子和由一正反夸克对组成的介子
9、。与别的相互作用相比，弱相互作用的性质与众不同。它的基本性质是：正粒子和反粒子，左和右，过去和未来都不是对称的。1956年，李政道和杨振宁提出宇称在弱相互作用中不守恒，即对称性破缺。这个假设后来在实验上被吴健雄所证实。 学习了量子场论2-3，我们知道各种粒子可以用相应的量子场来反映。每种场都有其对应的粒子，基态是能量最低的状态、激发态表现为粒子。量子场能够反应很多现象，比如波粒二象性、粒子的产生和消灭、正反粒子配成对等等。标准模型包含自旋为半整数的费米子和自旋为整数的玻色子。费米子遵守泡利不相容原理，它是组成物质的基本粒子；玻色子(又称力的传播子)，不遵守泡利不相容原理，用来传递各种作用力。
10、轻子：费米子 夸克： 胶子：参与强相互作用 光子：参与电磁相互作用 玻色子 W及Z玻色子：参与弱相互作用 希格斯粒子（不是规范玻色子） 引力子 （未被纳入标准模型中） 在标准模型中，宇宙中的物质是由通过场进行相互作用的基本费米子构成的，而与相互作用场相关的粒子是玻色子。自然界中现在已知的相互作用共有四种，即：引力相互作用、电磁相互作用、弱相互作用和强相互作用，如表1所示。标准模型是一个关于相互作 1 用场的理论，是根据对称性原理构建的，而关于这一对称的数学理论由群论来表示。我们可以用“规范群”酉群来描述玻色子的规范变换，强相互作用的规范群可以用SU(3)表示，而电弱作用的规范群是SU(2)U(
11、1)表示的。表1 相互作用场相互作用玻色子自旋引力场引力子（假设）2电磁场光子1弱相互作用场1强相互作用场胶子（假设）1 标准模型对实验结果解释的很好，但仍有很多缺陷。第一、标准模型中有大量参数需要由实验来确定。第二、对于对称性破缺还无法解释。第三、理论中没有包括万有引力。 对粒子物理的研究，我们进行了深层次的探索工作。随着粒子加速器等探测手段的不断发展，数据的不断产生和研究分析，粒子物理的研究得到了很大的突破，并且对科学技术的研究发展有了很大的贡献。总而言之，粒子物理研究的成就在宇宙演化的研究中起着巨大的的作用。 格拉肖等人于1979年获得诺贝尔物理学奖，用于奖励他们在大统一理论上的贡献。他
12、们在电弱统一理论和量子色动力学4的基础上，提出把电磁相互作用、弱相互作用、强相互作用统一起来形成大统一理论，同时他们在基本粒子和场论的理论研究上也有较大的贡献，这些对宇宙学的研究具有深远的影响。粒子物理标准模型可以说是二十世纪物理学取得的最重大成就之一。格拉肖是粒子物理标准模型的奠基人之一，同时又是大统一理论的开创者，他还预言了璨夸克的存在。经过多年的探索和研究发现，物质都是由上百种不同元素构成，这些元素由质子、中子和电子构成，质子、中子不是不可分的粒子，它们也具有内部结构由夸克组成。质子由两个上夸克和一个下夸克构成，中子由两个下夸克和一个上夸克构成。而介子是由一对正、反夸克组成。质子、中子、
13、介子、轻子、光子等统称为基本粒子。由于存在四种相互作用力，这些基本粒子之间又可以相互转化。格拉肖巧妙地运用“规范场”的方法和思路，建立了统一弱相互作用和电磁力的理论框架。在1954年由杨振宁和密耳斯 (R. L. Mills) 提出的非阿贝耳规范场论。此理论成功预言了弱中性流的存在，但当时实验上并没有观测到。随后和两个粒子的发现及其性质的确定，证明了弱电统一理论1的正确性，对揭示弱相互作用本质有重大意义。 目前，粒子物理已经得到了很大的发展，研究进入到强子内部物质性质的阶段。这样，在实验上，能量越来越高的加速器是必不可少的。但该理论参数太多，说明这种理论还存在一定的缺陷性，想要成为一个有效的理
14、论，前面的路还很长。1.2 B介子的研究背景及意义随着实验的不断发展，新粒子不断产生，粒子的反应规律也有了新的发现。为了研究基本粒子的相关规律，人们从不同角度出发，采用各种不同的方法对其进行研究。在夸克模型中介子是由一正反夸克对组成的。而B介子是由b夸克(或b夸克的反夸克)和一个轻夸克组成的。1977年，人们首次观测到由第三代夸克组成的介子，即Fermi实验室发现的粒子，至此，B介子的研究成为最热点最前沿的课题。对B介子的研究需要新的理论框架，也包含丰富的动力学机制。B物理的研究不仅为检验CKM矩阵元的幺正性提供重要途径，同时也为轨道激态介子内部结构提供重要信息。在理论上，我们已经取得了初步的成果；在实验上，欧洲核子中心 (European Organization for Nuclear Research) 的大型强子对撞机能够产生大量的B介子，这为进一步的探索研究工作提供了有利条件。如此说来，B介子衰变的研究是可行的，有意义的。在标准模型之外，很多的学者在额外维度模型(Extra dimensions model)下6、最小超对称标准模型7 (The Minimal Supersymmetric Standard Model) 和Higgs双重态8下也对B介子衰变进行了研究。目前B物理是高能物理研究的一个重要领域。B工厂5的建立
