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B介子的稀有衰变为检验标准模型、寻找CP破坏和探寻可能存在的新物理提供了一个很好的场所。在未来的欧洲核子中心的大型强子对撞机上,能够产生大量的Bs和Bc介子。因此研究Bs介子的稀有衰变在未来几年内是很有必要的。
稀有衰变Bs→π+π-和Bs→πρ在标准模型中只能通过纯湮灭图发生。以前Beneke等人已经在QCD因子化框架下估计了它们的分支比。虽然QCD因子化在把B衰变矩阵元中的软过程和硬过程分开的基本目标上与微扰QCD是相似的,但两利方法应用的因子化有本质的区别。QCD因子化认为弱湮灭图在重夸克极限下是幂次压低的,由于存在端点发散一般不能计算。与QCD因子化相比,建立在κT因子化基础上的微扰QCD则可以对纯湮灭图进行可靠的计算。存在于QCD因子化中的端点发散在微扰QCD中可以被重求和辐射修正中的双对数项所得的Sudakov因子消除。我们计算发现Bs→π+π-和Bs→πρ的分支比在10-7量级,这比QCD因子化的估计值大。我们还首次计算了这两个湮灭过程中的CP破坏,发现其中存在大的CP破坏。
在我们的工作之前,人们利用简单因子化、推广的因子化以及QCD因子化方案已经计算了Bs→πK衰变的分支比。QCD因子化还预言了这个过程的直接CP破坏。对于Bs→πK衰变的分支比,我们预言的结果与以前各种方案预言的结果没有太大的差别,但是QCD因子化预言的直接CP破坏与我们的结果有很大的不同,这主要是因为QCD因子化和微扰QCD两种方案中的强相位来源不同。
湮灭过程和CP破坏的研究在检验和判断微扰QCD与QCD因子化两种方法中扮演着至关重要的作用,我们期待着建立在共线因子化基础上的QCD因子化与建立在κT因子化基础上的微扰QCD两种不同的处理B介子遍举衰变的方法能够被将来的实验区分开。这在本质上对寻找可能存在的新物理信号非常重要。