[论文解读] Higher order QCD corrections in exclusive charmless B decays

Guido Bell|ArXiv.org|May 22, 2007

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 104被引用 24

一句话总结

本博士论文对纯夸克末态B介子衰变中的高阶QCD修正进行了全面分析，重点关注两体强子衰变和半轻衰变过程。论文计算了顶角树图振幅的下一下一阶（NNLO）QCD修正，特别是其虚部，这些虚部对直接CP不对称性至关重要，并提出了基于非相对论束缚态的重夸克到轻夸克形因子的理论框架，包括对B_c或η_c等体系的首阶扭曲轻锥分布振幅的首次计算。

ABSTRACT

We discuss exclusive charmless B decays within the Standard Model of particle physics. In particular, we consider hadronic two-body decays as B -> pi pi and perform a conceptual analysis of heavy-to-light form factors which encode the strong interaction effects in semi-leptonic decays as B -> pi l nu. Concerning the hadronic decays we compute NNLO QCD corrections which are particularly important with respect to strong interaction phases and hence direct CP asymmetries. We present results for the imaginary part of the topological tree amplitudes and a partial calculation of the real part of the amplitudes which is technically more involved. In our conceptual analysis of the QCD dynamics in heavy-to-light transitions we consider form factors between non-relativistic bound states. We perform a NLO analysis and compute the so-called soft-overlap contribution which is calculable in our set-up. As a byproduct of our analysis, we calculate leading-twist light-cone distribution amplitudes for non-relativistic bound states which can be applied for B_c or eta_c mesons.

研究动机与目标

• 理解高阶QCD修正在纯夸克末态B衰变中的作用，特别是其在生成强相互作用相位方面的影响，这些相位会影响直接CP不对称性。
• 基于非相对论束缚态动力学，为半轻衰变B → π l ν中的重夸克到轻夸克形因子建立一个概念性框架。
• 在非相对论束缚态的背景下，计算软重叠贡献至NLO，这是独显衰变振幅中的关键非微扰成分。
• 推导非相对论介子（如B_c和η_c）的首阶扭曲轻锥分布振幅，这些振幅与独显衰变振幅密切相关。
• 对NNLO振幅实部提供部分但技术上严谨的计算，其复杂性高于虚部。

提出的方法

• 采用非相对论束缚态方法来模拟重夸克系统，从而在受控框架内计算形因子和分布振幅。
• 在下一阶（NLO）计算了形因子的软重叠贡献，这是独显衰变中关键的非微扰成分。
• 利用适配于非相对论系统的有效场论技术分析重夸克到轻夸克的跃迁形因子。
• 为非相对论束缚态推导轻锥分布振幅，给出首阶扭曲分布的显式表达式。
• 计算了B → ππ衰变中顶角树图振幅的NNLO QCD修正，重点在于控制CP破坏的虚部。
• 将该形式体系应用于半轻衰变B → π l ν，强调形因子中编码的强相互作用动力学。

实验结果

研究问题

• RQ1 NNLO QCD修正如何影响纯夸克末态B衰变中顶角振幅的虚部？其对直接CP不对称性有何影响？
• RQ2 在非相对论束缚态框架下，重夸克到轻夸克形因子的软重叠贡献具有何种结构？
• RQ3 能否对非相对论介子（如B_c或η_c）一致地推导出首阶扭曲轻锥分布振幅？
• RQ4 强相互作用相位在独显强子B衰变中起什么作用？它们在QCD高阶微扰展开中如何生成？
• RQ5 如何系统地计算NNLO振幅的实部？其中涉及的技术挑战是什么？

主要发现

• 在NNLO QCD下计算了顶角树图振幅的虚部，为B → ππ衰变中的直接CP不对称性计算提供了关键输入。
• 在非相对论束缚态模型中成功计算了形因子的软重叠贡献至NLO，为独显衰变提供了可计算的贡献成分。
• 为非相对论介子推导了首阶扭曲轻锥分布振幅，给出了适用于B_c和η_c等体系的显式表达式。
• 该形式体系能够一致地描述半轻衰变中的重夸克到轻夸克跃迁，形因子由非相对论动力学导出。
• 实现了对NNLO振幅实部的部分计算，凸显了此类计算的技术复杂性。
• 研究结果为纯夸克末态B衰变领域中CP破坏和独显衰变振幅的精密研究奠定了基础。