关于重味强子衰变中的CP破缺的系统研究

CP破缺一直是粒子物理中的重要课题。目前国际上已建立和正在建立的有关实验装置，如B-工厂（Belle、BaBar）、τ/Charm-工厂（BEPC、CLEOC）、LHC等已经或将要收集到更多有关重味强子的数据，这对在b-夸克系统寻找CP破缺，检验我们对CP破缺的理解是否正确将有重要意义。这种检验同时也提供了发现新物理的机会。我们运用ρ-ω混合机制详细研究了重味介子衰变中的CP破缺，发现通过这一机制可以在B-介子衰变中产生很大的CP破缺。另外,我们还运用此机制研究了重味重子衰变中的CP破缺，发现在这一过程中可产生很大的CP破缺。这一成果在国际上是最早的，为将来的实验提供了寻找重强子衰变中大的CP破缺的新途径。对CKM角的测量是检验理论模型的重要方面。然而，大多试图测量CKM角的过程中，实际只能测到这一角度的二倍。我们指出, 通过测量b-夸克系统的CP破缺可以得到CKM角而不是其二倍，从而消除了CKM角中π的不确定性。我们的理论预言对Belle, Babar, LHC等大型实验组寻找大的CP破缺，对发现可能的新物理有指导意义, 被多个大型实验室多次引用。

最近, 我们重点研究了B⁰→ρ⁰(ω)ρ⁰(ω)→π⁺π^-π⁺π^-过程中CP破缺问题。由于该衰变过程的中间态有两个ρ⁰介子, 每一个都会有一个ρ-ω混合的贡献，是一个比较特殊的衰变道，ρ-ω混合对CP破缺的贡献会有明显增大。我们通过研究发现双ρ-ω混合的CP破缺要比单ρ-ω混合大30%--50%，是实验上探测CP破缺比较理想的衰变道。我们还在因子化的框架下，引入ρ-ω混合物理机制对含有s和c夸克的b-强子做了系统的研究，发现在两个π的不变质量接近ω共振区域时，直接的CP破缺得到了很大提高。对于b-重子的研究目前还没完善的理论，我们利用夸克束缚态模型确定了一些重子的形状因子，同时也确定了一些重子衰变道的分支比，使重子的研究更深入了一步。为了确定CP破缺在实验上的可观测性，我们给出了实验上观测我们预言的CP破缺所需要的事例数，为在明年将运行的LHC上寻找CP破缺提供了理论依据。

Fig.1 The CP violating asymmetry for B⁰→ρ⁰(ω)ρ⁰(ω)→π⁺π^-π⁺π^-. (a): for q²/m_b²=0.3, N_c=2.74 and 4.77 and limiting values of the CKM matrix elements; (b): for q²/m_b²=0.5, N_c=2.81 and 4.92 and limiting values of the CKM matrix elements.