摘要
长期以来，B介子物理被认为是检验标准模型(StandardModel，SM)和探寻超出标准模型的新物理(NewPhysicsBeyondtheSM，NP)的绝佳场所。伴随着上一代B工厂BaBar和Belle的成功运行，B物理的相关研究十分活跃，特别是对B介子非轻衰变的研究。这是因为B介子的非轻衰变一方面可以用来抽取CKM矩阵元等标准模型参数。另一方面，对其的研究可以加深对强相互作用动力学的理解。B介子非轻衰变的测量也是目前正在运行的BelleⅡ和LHCb实验的重要物理目标。与上一代B工厂不同的是，LHCb实验除了B0和B±介子外，还可以产生大量的Bs介子，这为B物理的研究开辟了新的领域。本学位论文中，针对LHCb最近关于Bs介子的实验测量，我们在PQCD(perturbativeQCD，PQCD)因子化框架下，对Bs介子的两体和三体非轻衰变分别进行研究。 CP破坏现象自1964年在中性K介子系统中被发现后引起了人们的极大关注。近年来，B工厂和LHCb实验在B介子(B(u，d)，Bs，Bc)三体非轻衰变中相继发现了明显的局域CP破坏现象，这就要求理论上给出合理的解释。与B介子两体非轻衰变相比，三体非轻衰变涉及更复杂的动力学。在三体衰变相空间中，CP破坏分布往往是不均匀的，但究竟什么物理机制导致了实验观测到的，在相空间中的某些区域中较大的CP破坏目前仍没有答案。但不论哪种机制，一般都需要给出较大的强相位差才可以。而ρ-ω混合机制刚好可以提供CP破坏所需的大的强相位差，并可能同时解释在LHCb实验中CP破坏值在ρ共振态两侧改变符号的现象。因此，在本学位论文中，我们在Bs介子三体非轻衰变中，研究ρ-ω混合机制以及不同自旋的共振态之间的干涉效应对CP破坏分布的影响。在微扰QCD框架下，通过考虑ρ-ω混合机制，我们计算了(B)0s→ρ(ω)φ→π+π-φ和(B)0s→ρ(ω)K*0→π+π-K*0衰变过程中的直接CP破坏。数值分析发现当π+π-的不变质量在ω共振态质量附近时，ρ-ω混合机制可以极大的增强CP破坏。对于(B)0s→ρ(ω)φ→π+π-φ和(B)0s→ρ(ω)K*0→π+π-K*0衰变过程，最大CP不对称性分别可达到6％和-50.2％。此外，我们在考虑了ρ-ω混合机制的基础上计算了(B)0s→ρ(ω)K*0和(B)0s→p0(ω)K*0衰变过程的分支比，并讨论了在LHC上观测到我们预言的大的CP破坏的可能性。 B介子的两体非轻衰变是研究强相互作用在低能下动力学的良好场所。在微扰QCD因子化方法下，我们研究了Bs介子的粲衰变(B)0s→DsP(V)过程。对这类过程的理论计算需要Bs→Ds的跃迁形状因子（或Bs和Ds介子波函数）作为理论输入。而对于这一非微扰量，之前的实验和理论研究都比较少。最近，LHCb合作组在测量B0s→D-sμ+vμ衰变的实验中，通过Boyd-Grinstein-Lebed(BGL)参数化给出了Bs→Ds跃迁形状因子，这为我们研究含粲的两体衰变提供了可能。因此，在本学位论文中，我们在微扰QCD框架下，首先利用B0s→D-sμ+vs半轻衰变过程的实验数据拟合出Bs和Ds的介子波函数参数。其最佳拟合值为ωh=0.5GeV、CDs=0.8GeV和ωDs=0.3GeV。在此基础上，我们在微扰QCD框架下，研究了(B)0s→DsP(V)衰变，计算了此类过程的分支比。其数值结果为BR((B)0s→D+sπ-)=(19.3+10.3+6.0+0.9-7.3-6.0-0.9)×10-4，BR((B)0s→D+sρ-)=（45.5+25.7+14.8+2.3-18.9-14.3-2.4）×10-4和BR((B)0s→D+sK-)=（1.67+0.75+0.51+0.09-0.68-0.54-0.09）×10-4。数值结果表明我们给出的分支比的理论预言与目前的实验测量在1σ的误差范围内相符合。对于尚未被测量的(B)0s→D+sK*-过程，希望将来LHCb实验可以为我们的理论结果提供检验。 得益于LHCb实验提供的大量Bs介子事例，对Bs介子的理论研究进入了一个新的时代。虽然目前对Bs介子三体衰变机制的研究还处于早期发展阶段，还有很多理论问题有待解决。LHCb和BelleⅡ等实验上越来越多的测量数据将会帮助我们不断完善、发展相关理论。与此同时，希望本论文对Bs两体和三体非轻衰变的理论研究能为实验方案设计和实验数据分析提供一些帮助。
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