径向高激发赝标介子ηc (nS)的弱衰变研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kittyangie
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粒子物理是研究物质基本组成理论的科学,是物理学的一门主要分支,为物理学贡献了很多成果,但依然存在着很多未解难题。赝标介子弱衰变的性质研究一直以来是粒子物理学科中,具有重要价值的研究方向之一。近些年,随着实验中新粒子的不断发现,人们认为这些新出现的粒子很可能是径向激发态的。所以我们期望对ηc介子高激发态多个衰变道的进一步研究,帮助我们搞清赝标介子弱衰变的性质,更加深刻的理解基本粒子当中夸克间的相互作用,并且不断验证标准模型的适用情况。因此,本文尝试更加细致地在标准模型下研究高激发态赝标介子,这也就是为什么要选择目前研究较少的ηc介子弱衰变道作为研究对象。当然,作为赝标介子弱衰变本身也是值得研究的。  本文主要是以瞬时近似的Bethe-Salpeter方程方法计算出指定衰变道的衰变宽度和分支比。用到的BS方程是处理重介子束缚态最经典的方法,在赝标介子弱衰变问题中非常重要。不仅如此,本文研究的高激发态粒子需要相对论理论修正,所采用的BS方程满足相对论和量子场论的条件,是可以很好的用来描述重介子束缚态问题。研究nS态的重介子弱衰变不但可以帮助我们理解相对论修正的作用,而且可以得到其有别于基态介子的性质。  然而,直接求解BS方程十分困难,针对ηc介子的多个径向高激发态,采用瞬时近似的方法处理Salpeter方程,选定的方法可以使所要研究的介子波函数形式更加精确。然后,求解出ηc(nS)的本征值和相对论修正下的本征波函数,得到了其质量谱。接着,用曼德斯坦(Mandelstam)机制求解出强子矩阵元,并化简波函数进行了重叠积分。最后,数值运算得到对应衰变道的衰变宽度和分支比,分析了计算结果并对其半轻衰变的性质加以研究。  本文首先确定出弱衰变的费曼规则,利用费曼规则画出具体某个衰变道相关过程的Feynman图,推导出粲夸克偶素的跃迁矩阵元。将BS方程瞬时近似进行化简之后,在约束条件下构造出初末态的波函数方程。接着,详细介绍了数值计算中所要用到的参数和选取原因,利用Mathematica和Fortran编程软件求解出积分因子的数值,得到了轻子谱,计算出弱衰变道强子矩阵元和形状因子的数值解。最后,跃迁矩阵元平方代入衰变宽度表达式,计算得到衰变宽度并与总的衰变宽度作比,得到最终的分支比数值结果。并将得到的数值运算结果和其他文献的计算结果进行比对。分析和讨论认为,所采用模型的数值计算结果与其他文献结果误差很小。同时也检验了程序的正确性和计算模型的可靠性,说明了BS方程模型是研究重介子束缚态问题可靠有效的方法模型。文章中的分析讨论和结论部分加深了人们对ηc(nS)介子高激发态弱衰变性质的了解,同时也增进了标准模型适用范围的理解,期望对LHC-b的实验探测工作和数据分析有所帮助。
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