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B介子衰变对于检验标准模型、研究CP破坏和寻找标准模型之外的新物理具有重要意义。从1999年开始,B介子工厂就开始测验B介子的众多衰变道,最近几年对B介子无粲非轻衰变的研究已经取得了很大的进步。大型强子对撞机LHG-b,除产生Bu,d介子外,还产生大量的Bs和Bc重介子。LHC-b实验,每年将产生1012的b(b)事例数,其中有10%来自Bs的衰变道。Bs的衰变对于研究B介子衰变的理论机制以及电弱相互作用具有重要意义,Bs稀有衰变实验的支持,使得我们对它的理论研究更有现实意义。但是,Bs衰变的研究目前面临很大的困难。Bs介子碰撞时存在高频振荡,非轻Bs衰变在实验上难以捕获。目前,只有几个衰变分支比较小的无粲强子衰变可以观测。例如,(B)s→π0π0,π+π-,π0η,ηη,K+K-,K0(K)0。但我们坚信未来的强子碰撞实验,必将为我们提供除Bu,d外的更精确的Bs衰变实验结果。
对于非轻B介子的衰变理论研究,最困难的部分来自强子四夸克算符矩阵元的计算。几年前,BBNS给出了一种在重夸克标度下计算强子矩阵元的方法,即QCD因子化方法。在第二章中,运用QCD因子化方法,对B介子遍举衰变过程进行了详细分析,并计算了(B)a衰变的衰变分支比。为了消除硬旁观散射和湮灭图带来的发散,引入参数化因子XMH和XMA,由此引入了大的衰变角,给理论研究带来了很大的不确定性。在QCD因子化下,湮灭图贡献虽然是AQCD/mb压低的,但它对衰变振幅的影响是不可忽略的。理论计算,在(B)s→K0(K)0,K+K-,η()η()衰变分支比中,湮灭图的贡献非常大。
在B介子实验中,超出标准模型的新物理效应不断出现,这些偏离标准模型的效应或许是新物理通过圈图贡献的表现。第三章中,简单给出2HDM模型的理论框架,重点介绍双Higgs模型Ⅲ。双希格斯模型对B介子衰变的修正,主要体现在威尔森系数上。通过验证新物理效应,给出相关的威尔森系数,并运用最新的实验数据给出参数空间的限制。我们发现新物理效应对C1(mμ),C10(mμ)的修正很小,但对Cg(mμ)的影响却很大。
论文的工作部分,在双希格斯模型Ⅲ下,以MH+=200GeV为中心值,分别计算了(B)0s的十三个衰变道的衰变振幅,发现:(1)新物理模型对以企鹅图贡献为主的△S=1的衰变道(B)s→K0(K)0,K+K-,η()η()的衰变分支比修正能达到60%-100%;(2)双希格斯模型Ⅲ下,以树图和湮灭图贡献为主的△S=1的衰变道(B)s→π0η(),π0π0,π+π-的衰变分支比增加幅度只有2%左右;(3)新物理模型对△D=1的衰变道(B)s→π0K0和(B)s→K0η衰变分支比的修正分别达到60%和90%;(4)衰变分支比对MH+的质量非常敏感。第五章是对全文的总结,并对B介子理论和实验的发展做了描述。