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粲夸克物理的研究,特别是含粲介子CP破坏一直是三十多年来粒子物理研究中的一个热点。我们目前知道Cabibbo-Kobayashi-Maskawa(CKM)矩阵是标准模型中CP破坏的唯一来源。过去B介子和K介子的CP破坏理论与实验取得了惊人的一致,验证了CKM矩阵的可靠性,同时D介子的CP破坏很小,几乎为零,有待实验更进一步检验。而目前D和DS介子纯轻衰变常数关于格点计算的结果和实验结果的不一致性也说明了c夸克部分并需要更多的理论研究。为此,我们围绕c夸克部分的课题展开了一系列的研究。
第一部分,我们解释了该物理选题的重要物理意义和论文结构。
第二部分,我们介绍了D0D0-混合的理论和目前的实验现状。运用这些知识,讨论了在J/Ψ→∧∧-衰变过程中利用∧∧-关联对寻找∧-∧-振荡的可能性,给出了BES-Ⅲ实验外场中测量∧-∧-振荡的敏感度。利用BES-Ⅲ上一年的亮度可以得到在90％置信水平上∧-∧-振荡质量δm＜10-15 MeV的上限,相当于10-6s的振荡时间。这是除中子振荡外另一种探测△B=2过程的振幅的有效的尝试。
第三部分我们主要集中在构造新的CP破坏可观测量上,研究了D介子部分CP破坏。一种办法是利用没有量子关联的单个D介子衰变,其中考虑了T破坏的triple-product(TP)关联。另一种办法是利用量子关联的D0D0-联合衰变。首先构造了Ψ(3770)→DD→(V1V2)(V3V4)过程的CP破坏可观测量。也考虑了Ψ(3770)→DD-→(V1V2)(Kπ)的衰变过程,它提供了一种新的方法测量Cabbio允许和双Cabibbo压低过程的强相角差δ,δ是测量CKM矩阵角γ所需的物理量。在BES-Ⅲ上利用Ψ(3770)峰上收集的20 fb-1的数据,忽略系统误差,初步给出了这些测量的一个估计。在将来具有亮度1035 cm-2s-1的superτ-charm factory中这些测量将会进一步明显改善。
第四部分主要介绍了∧c+→BP和∧c+→BV过程中的CP破坏研究,这里B,P,V分别指带自旋1/2的重子,赝标介子和矢量介子。在这个过程中考虑到了T odd的CP破坏tripie-product(TP)关联,然后构造了用螺旋度振幅表达的真正的CP破坏可观测量。实验上做一个角分布分析可以抽取出相应的螺旋度振幅进而得到这些TP asymmetry.我们估计了标准模型中Ac衰变中CP破坏是可以忽略的,这使得它成为寻找新物理的一个非常有意义的场所。作为一个新物理的例子,我们在two-Higgs-doublet model框架下显示了这些过程有较大的CP破坏是可能的。最后BES-Ⅲ实验和将来的superτ-charm工厂会检验这些理论预言。
第五部分运用重介子手征微扰理论计算了D→Kπlv过程中的单圈Kπ末态重散射效应。
第六部分我们给出了这些内容的一些小结和展望,紧接着是参考文献和致谢部分。