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Recent Progress in B Physics

Recent Progress in B Physics. 肖振军，南京师范大学物科院. 中国科技大学交叉学科研究中心，合肥， 2012.3. Outline. 1. B physics ， experiments and theory 2. Recent progress and puzzles Factorization Approaches Study for pure annihilation decays 5. Summary and expectations. 1. B physics ， 国内的实验组与理论团队.

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Recent Progress in B Physics

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Presentation Transcript

  1. Recent Progress in B Physics 肖振军，南京师范大学物科院 中国科技大学交叉学科研究中心，合肥，2012.3

  2. Outline 1. B physics，experiments and theory 2. Recentprogress and puzzles • Factorization Approaches • Study for pure annihilation decays 5. Summary and expectations

  3. 1. B physics， 国内的实验组与理论团队

  4. 1.1、 B介子物理的主要物理目标 ---发现B介子系统的CP破坏： ---标准模型味参数的精确测量 ---发现新物理存在的信号或证据 ★ 发现了B介子系统的直接CP破坏 ★sin(2β)的精确测量； ★ 测量了100多个衰变道的分支比； ★ 发现了许多Exotic粒子：X, Y, Z； ★ find some “puzzles”

  5. Hep-ph/1010.1589v3

  6. Belle+BaBar results lead to Nobel Prize at 2008 For the discovery of the mechanism of spontaneous broken symmetry in subatomic physics", the other half jointly to M. Kobayashi and T.Maskawa "for the discovery of the origin of the broken symmetry which predicts the existence of at least three families of quarks in nature".

  7. Belle Collaboration: 59 (2+4) IHEP, C.Z.Yuan,C.C.Zhang, C.P.Shen et al., USTC, Z.P.Zhang et al., Other 4 groups from Taiwan ★ ★ see 1202. 5632ex: Observation of new resonant structures in γγ\to ω φ,φφ and ωω Z. Q. Liu, C. P. Shen, C. Z. Yuan, et al., Belle Collaboration BaBar，… ?

  8. LHC Physics Run Starts at 2009

  9. LHCb Collaboration: 1/56; 清华, Y.N. Gao, et al., ★ see 1202. 5087ex: Search for the X(4140) state in B+ to J/psi phi K+ decays, LHCb Collaboration: R. Aaij, et al., SuperB will start taking data in 2015, and the first full run is expected in 2016-2017.  Super-B experiments are searchng for NP by phases, CP asymmetries, rare decays, absolute branhcing fractions, etc; Super-B is complementary to the LHC, the direct discovery of new particles!

  10. Overview of the SuperKEKB/Belle II Project Tom Browder (University of Hawaii) Talk given by T. Browder at FPCP 2011

  11. 国内B介子物理理论研究队伍 高能所:黄涛,杜东生,吕才典,王健雄,etc 理论所:张肇西,黄朝商,吴岳良,杨金民,etc 北京大学:赵光达, 张大新,etc 研究生院:乔从丰, 杨德山,etc 京外教师: 肖振军,杨亚东,杨茂志,王国利,郭立波,李作宏, 吴兴刚,吴晓红,朱国怀,魏正涛,曹俊杰,孙俊峰, 李文君,李营,李心强,李竟武,吕林霞, 沈月龙, 常钦,刘新等 每年一届的``全国重味物理与CP破坏研讨会”

  12. 2. Recentprogress and puzzles

  13. At the 2011 summer conferences , many new results are reported. For details, one can see their talks or relevant papers. I here select several pages from the summary talk present by F. Teubert at FPCP 2011.

  14. Kπpuzzle ! Sin(2β)

  15. Say sorry to F. Teubert for using his ppt without his permition! Flavour Physics at LHC

  16. 3. Factorization Approaches: QCDF/SCET, pQCD, …

  17. 3. Factorization: QCDF/SCET, pQCD ◆ B 物理的基本理论框架包含四个方面：1. Low-energy effective Hamitonian2. Wilson Coefficients and their running3. Wave functions of the relevant mesons4. Factorization for hadronic B decays

  18. 1+2：有效哈密顿量，Wilson系数，---known at full NLO, partial NNLO results, such as b →sγ, B →μμ

  19. 3：Wave funcations, DF’s: B 介子

  20. 3：波函数：赝标介子 k，π，η，etc

  21. ---- known at Twist-2 and Twist-3;---- 目前使用的 Gegenbauer moments a1, a2, a4, η3, ω3 , etc 的取值有较大的 误差，是关于分支比和CP破坏的理论计 算误差的主要来源之一。---- P. Ball, T. Feldmann, P. Kroll, B.~Stech, …----黄涛，郭新恒，乔从丰，李作宏，张爱林，等

  22. Why making Factorization ? <M1M2|Oi|B> MW >> mb >> ΛQCD

  23. ★ B →M1 M2衰变振幅: 如何计算强子 矩阵元？ ----Hard part: Wilson 系数，微扰可算的。 ----复杂的强子矩阵元<M1 M2|Oi(μ)|B>，如何计算？理论误差的一个主要来源！ ----多种因子化方案： NF, GNF, QCDF, BPRS/SCET, pQCD, …

  24. ◆基于色透明机制，由重的B 介子衰变产生的，快速运动的 Compact轻介子与周围的软胶 子退耦 重夸克极限下的QCD因子化：BBNS ---可以采用微扰QCD方法对高阶修正做系统的计算。

  25. 短程：TI，TII， 长程：形状因子， 衰变常数，DAs ◆以B →M1M2衰变为例，

  26. BBNS -- PRL,83(1999) 1914; NPB,591(2001)313 NPB, 675(2003)333; -- 杜东升，杨茂志，杨亚东，郭立波，杨德山，魏振涛，朱国怀，孙俊峰，… Leading 无法消除Ci(μ)中的μ依赖性，不能解释“非因子化”贡献 Vertex -- 软、共线发散抵消:(a+b), (c+d)；(a+c),(b+d),(c+d); -- 适用范围：发射介子为轻介子或重夸克偶素(J/Psi); -- 贡献一个O(αs)压低的虚部，CP破坏一般较小。

  27. BBNS -- E图BBS机制，贡献虚部； -- f图O8g的贡献 Penguin Hard Spectator 湮灭图 --端点发散问题，参数化，很大的理论误差

  28. BBNS ★ Beneke, Buchalla, Neubert, Sachrajda, ---- PRL,83(1999) 1914; NP B 591 (2001)313; NP B675 (2003) 333; B751(2006)160, B768(2007)51; etc ★杜东升，杨茂志，杨亚东，杨德山，魏振涛，朱国怀， 孙俊峰，… ---- PR D65,074001(2002);D67, 014023(2003); D68, 054003(2003); NP B609(2001)469; etc ★赵光达，宋忠志，孟策，刘奎勇，张玉杰，et al., --- PR D69,054009(2004), PRL 96,092001(2006), PRL 98,092003(2007)， etc.

  29. BBNS -〉SCET：M.Beneke, Beauty 2006

  30. Integrating out at scale mb [QCD→ SCETI ]

  31. -- CI，CII 项包含了对NF的修正，微扰可算； --- --- 项对应Spectator贡献 在做了 QCD→SCET_I的第一次“matching”以后，振幅为

  32. Integrating out at [SCETI → SCETII] 在第二次因子化中，把 [B-M1] 系统因子化为ΦB、ΦM1和“hard-collinear”函数 J 的卷积

  33. 最后，QCDF/SCET因子化的振幅可以写为： --- TI，HII和J 函数是微扰可算的；

  34. QCDF/SCET因子化的近期进展： --- 1-Loop J：计算了对J 函数的“hard-collinear”修正； Beacher, Hill, Lee, Neubert, JHEP 07(2004)081; M.Beneke, D.S.Yang, NP B738(2006)34;

  35. --- 1-Loop HII：在0(αs2)阶计算了Spectator图的贡献； Beneke, Jager, NP B751(2006)160; 768(2007)51; X.Q.Li , Y.D.Yang, PR D72, 074007(2004) --- Perturbative theory well-behaved; --- Large enhancement to “C”; --- Negligible corrections to QCD penguin amplitude 典型费曼图

  36. SCET：Soft-Collinear-Effective Theory

  37. BPRS：C.W.Bauer，D. Pirjol，I.Z. Rothstein, I.W. Stewart See: Stewart，talk at FPCP 2007

  38. ◆KT因子化, pQCD因子化方法 For more details, see Hsiang nan Li’s relevant talks or review papers

  39. ◆ 以Lepage 和 Brodsky工作为基础，由李湘楠等人发展的用于计算B→ M1 M2衰变过程的方法。 ◆ 假设此类过程以硬胶子交换为主。可以将过程中硬的部分分离出来用微扰论处理，而非微扰的部分被吸收到普适的强子波函数中。 ◆ 已经有很多相关工作。 ◆ H.n Li, Sanda, Mishima, Kou, Keum，Ali，et al., 吕才典，杨茂志，肖振军，郭立波，李营，余先桥等 ◆ kT因子化：马建平，王琦等 微扰QCD因子化 — kT 因子化

  40. ◆No End-point singlarity in KT factorization π 以右图 B →ππ为例： π --- SC-因子化，当xi→0,1时，出现端点发散。 -- QCDF认为，端点发散表明，过程以长程贡献为主，形状因子不可计算，只能作为输入量。

  41. ◆KT因子化认为： KT一般是小量，可以忽略。但在端点区域，纵向动量趋于零，横向动量就不再是小量。 --- 当在传播子中保留横动量时，不出现端点发散 --- 在pQCD因子化中，形状因子是可以微扰计算的。

  42. ◆ Sudakov压低因子：当考虑形状因子的辐射修正时，出现共线发散和软发散。每种发散产生一个对数项。为了不破坏微扰展开，要对大对数项 做求和， 对单对数项可以做RG求和。 ◆当共线和软发散overlap时，出现双对数项，必须采用重求和技术。 --- Sudakov压低因子

  43. ◆在b空间，π介子的形状因子可以写为 ◆在大b区域，Sudakov因子趋于0，可以有效压低长程贡献， 使得散射振幅的主要贡献来自于小b区域，保证了微扰计算的可靠性。

  44. ◆B- →K-η的pQCD计算：LO --由（a，b）图的 计算，可以抽出形状 因子F0,1(0) --对旁观者硬散射 图的计算

  45. ◆B- →K-η的pQCD计算：LO --可因子化的 湮灭图的计算， 贡献虚部 --不可因子化的 湮灭图的计算， 贡献虚部

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