高亮度正负电子对撞机上双重味重子在Z0域上的产生性质

摘要

自SELEX宣布观测到双粲夸克重子Ξ+cc以来，对双重味重子性质的研究就一直是国际高能物理领域的热点之一。当前，理论工作者对双重味重子ΞQQ的研究涉及它的质量、产生及衰变性质等等。双重味重子的研究不仅是对pQCD和NRQCD理论的很好检验，同时它也开启了深入探究重重子内部强相互作用机制的大门。
　　本文系统研究了高亮度正负电子对撞机上双重味重子ΞQQ在Z0域上的产生性质。在非相对论量子色动力学（NRQCD）的理论框架下，我们详细讨论了基于过程e﹢+e﹣→γ/Z0→ΞQQ+Q+Q'(Q=b或c夸克)的双重味重子产生截面。作为完整分析，我们讨论了双重味重子中的偶夸克(QQ')分别处于(QQ')[3S1]3，(QQ')[1S0]6等福克态的情况。同时，我们还进一步讨论了由于重夸克质量的不确定性(mc=1.80士0.30GeV，mb=5.10士0.40GeV)所带来的总产生截面的不确定度，以及正负电子对撞能量在Z0共振峰处（√s=mz）双重味重子的横向动量和快度的微分分布。
　　计算表明：在将来的高亮度正负电子对撞机如super-Z/ILC(GigaZ模式)上，由于Z0共振峰效应，我们将取得可观的事例数。在super-Z上（L∝10cm-2s-1），每年将可观测到6.510′4个事例X,1.610′5 c c个事例和Xb =c′7.210个事例，而ILC(GigaZ)上的各双重味重子事例数将会是super-Z上的0.7倍。我们预测在super-Z上通过Ξ+cc→Λ+cK-π+衰变道每年可观测到7.4410′个双粲夸克重子Ξ+cc事例；通过Ξ+cc→pD+k-衰变道每年可观测到2.0610′个双粲夸克重子Ξ+cc事例。因此，相4比于欧洲核子中心的LHC，高亮度正负电子对撞机super-Z/ILC(GigaZ)提供了研究双重味重子性质的理想平台。

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1 前 言

2 背景简介

2.1 重味介子的振幅处理

2.2 双重味重子物理简介

2.2.1 双重味重子的产生

2.2.2 双重味重子的寿命和衰变

3 高亮度正负电子对撞机上双重味重子在 0Z 域的产生

3.1 研究背景

3.2 从正负电子到双重味重子的唯象模型

3.2.1 偶夸克( )[ ]QQ n? 的产生

3.2.2 从偶夸克到双重味重子的非微扰转变

3.3????e e? ?( )[ ] QQ n Q Q? ? 的振幅处理技术

3.3.1 费米子线反向的振幅处理技术

3.3.2 e e?? ??( )[ ] QQ n Q Q?? ? 的振幅?

3.4 偶夸克( )[ ]QQ n? 的色结构和强子化

3.4.1 偶夸克( )[ ]QQ n? 的色结构

3.4.2 偶夸克( )[ ]QQ n? 形成双重味重子的非微扰矩阵元

3.5 相空间、横向动量分布和快度分布的程序处理

3.5.1 相空间的程序积分

3.5.2 p和y分布的程序处理t

3.6 e e?? ???( ) n Q Q??? ? 数值结果和分析QQ

3.6.1 产生截面和事例数

3.6.2 截面的不确定度分析

3.6.3 双重味重子的横向动量和快度分布的研究

3.6.4? 事例数分析?cc

3.7 本章小结

4 总结与展望

致谢

参考文献

附录