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超对称模型下B介子混合及衰变的研究

郑旻笛  
【摘要】:标准模型(Standard Model),作为描述自然界电磁相互作用、弱相互作用和强相互作用最成功的粒子物理理论,自建立以来几乎得到了所有实验的验证。然而,标准模型仍然存在着一些没有解答的问题,包括但不限于希格斯粒子质量的精细调节问题、无法提供暗物质粒子候选以及不能解释一些诸如RK的实验反常,等等。因此我们需要研究超出标准模型的新物理(New Physics)。虽然高能物理实验可以对新物理粒子进行直接探测,研究可能的新物理粒子怎样影响低能过程也是很有必要的。在本论文中,我们将研究B介子混合及衰变中的新物理效应,所涉及的模型分别是次最小超对称模型(Next-to-Minimal Supersymmetric Standard Model)和R宇称破坏(R-Parity Violating)的最小超对称模型(Minimal Supersymmetric Standard Model)。本论文的第一个工作是在次最小超对称模型下对Bs(d)介子混合和衰变的研究。由于格点(Lattice)计算结果指出,描述Bs(d)-Bs(d)混合的质量差ΔMs(d)的标准模型预言值高于实验观测值,基于这一背景我们在Z3对称性不变的次最小超对称模型中考虑非最小味破坏(Non-Minimal FlavourViolation)假设,完全解析计算了Bs(d)-Bs(d)混合和Bs→μ+μ-过程。计算采用了味展开定理(Flavour Expansion Theorem)这一工具,这一思想可以将质量基下的振幅纯代数地展开为以质量插入(Mass-insertion)项为变量的多项式,而不需要在相互作用或味道基下额外做费曼图计算。值得指出的是,在我们提出的两种夸克伴子味结构假设下,夸克伴子质量及带电玻色子伴子质量可展开到任意阶,中性玻色子伴子质量将被展开到有限阶。在对比了运用味展开定理的方法与质量基下直接计算的结果后,我们估计质量插入截断阶数的方法也得到了检验。质量展开的解析结果在相互作用、味道基下直接由初始的拉氏量参数表示,这也使讨论实验参数的限制更为方便。数值分析的结果指出,我们提出的两种夸克伴子味结构均可以与观察到的△Ms(d)偏差相容,同时也能满足Bs→μ+μ-和B→Xsγ等过程的实验限制。在本论文的第二个工作中,我们在R宇称破坏的最小超对称模型下对b→sμ+μ-过程的弱有效理论威尔森系数做了完整的一圈计算。近期更新的RK实验值表明轻子味普适性(Lepton-Flavour Universality)反常依然存在。我们采用了同时包含轻子味普适算符和轻子味普适性破坏(Lepton-Flavour Universality Violating)算符的模型无关全域拟合方案,发现在R宇称破坏的最小超对称模型中,光子企鹅图在特定参数空间下可以提供该方案需要的轻子味普适威尔森系数。在此拟合方案下,我们假设了二、三代中微子伴子质量具有较大质量差这种情况,在2σ内同时解释了 b→ sl+l-过程和RD(*)的反常,且同时可以符合Bs-Bs混合、B→K(*)υυ及Z衰变到两轻子等实验限制。未来随着超对称(Supersymmetry)粒子直接探测的逐步深入和格点等非微扰计算的日益改进,我们期望进一步揭示各类超对称模型在低能味物理过程中的效应。


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