Введение к работе
Актуальность темы. Физика тяжелых (c,b,t) кварков является зажным разделом физики элементарных частиц В течении последних 5 лет происходит интенсивное развитие отой области физики. Наиболее плодотворным является развитие двух направлений: физики сверхтяжелых кварков (сверхтяжелыми принято называть кварки с массой более массы W, в частности, t- кварк) и Эффективной Теории Тяжелого Кварка (ЭТТК). Настоящая диссертация посвящена решению некоторых задач из этих направлений.
В первой части работы изучается процесс рождения пары сверхтяжелых кварков около порога: е+е~ — it. Начиная с работ В.С.Фадина и В.А.Хозе (1987г.) стало понятно, что этот процесс является прекрасным местом для измерения не только массы топ кварка, но и его полной ширины, а также константы связи КХД. Исследование порогового рождения t кварков будет проводиться на будущих линейных коллайде-рах типа ВЛЭПП (Россия), NLC (США), JLC (Япония), в физических программах которых уже сейчас изучение порога рождения t кварков зачислено в разряд первоочередных. Именно поэтому детальное теоретическое рассмотрение процесса и конкретные предсказания для сечения представляют не только теоретический , но и огромный экспериментальный интерес.
Во второй части работы исследуется, в рамках ЭТТК, физика невозбужденных барионов, содержащих один тяжелый кварк (c,b): Aq, Eq, Eg. Барионы Лс, Ес, Е* детально изучаются группами ARGUS (Гамбург), CLEO (Корнелл) и другими, подробно будут исследоваться на с— фабриках. Из 6-барионов открыт только Ль группой UA1 (CERN). Он ис-
следуется также на установке LEP. Изучение свойств Ль,Еь>;) барионов планируется на Ь-фабриках (SLAC, КЕК, ВЭПП-5 и др.). Интерес к таким барионам связан с тем, что недавно появился (в основном благодоря работам Джорджи, Эхтина, Хилла и Гринстейна) новый теоретический подход к адронам, содержащим один тяжелый кварк—ЭТТК. В основе этого подхода лежит простой физический факт: при бесконечных массах тяжелых кварков их спины не взаимодействуют с глюонным полем, а сам кварк является статическим источником глюонного поля. Поэтому физические наблюдаемые не зависят ни от спинов тяжелых кварков, ни от пх флейворов, то есть возникает новая спин-флейворная симметрия, открытая Исгуром и Вайсом. Эта симметрия позволяет свести множество формфакторов слабого перехода Ль —+ Лс к одной универсальной функции, получившей название функции Исгура-Вайса. В настоящей диссертации вычисляется функция Исгура-Вайса и массы барионов методом правил сумм Вайнштейна, Захарова, Шифмана. Рассматривается задача о вычислении аномальных размерностей барионных токов в рамках ЭТТК и получения правил сшивки эффективных токов с токами из полной теории.
Целью настоящей работы являлось детальное исследование процесса рождения tt около порога в е+е~ столкновениях и изучение физики Aq,Sq,Sq -барионов в рамках Эффективной Теории Тяжелого Кварка.
Научная новизна. Вычислена лидирующая непертурбативная поправка к сечению процесса е+е~ — tt. Численно она оказалась очень маленькой (менее 1% при экспериментально разрешенных массах t кварка) , что позволяет делать надежные теоретические предсказания, основанные на пертурбативной теории.
Вычислен новый класс однопетлевых КХД поправок к сечению процесса е+е~ — U, связанный с взаимодействием t кварка и его продуктов распада (W+b) с продуктами распада антнкварка f и наоборот. Доказано, что в полном сечении происходит сокращение поправок от реальных и виртуальных квантов в порядке 0(as).
Предложен метод вычисления и посчитана хиггсовская поправка к сечению процесса е+е~ —*tt около порога, при т# > т*.
Показано, что наличие кулоновского взаимодействия между частицей и античастицей при их рождении около порога сильно меняет интегральные и спектральные характеристики излучения.
В рамках Эффективной Теории Тяжелого Кварка найдены однопетлевые аномальные размерности токов с квантовыми числами невозбужденных барионов и получены однопетлевые правила сшивки этих токов с соответствующими токами из полной теории.
Рассмотрено операторное разложение коррелятора двух барионных токов. На основе этого разложения получены и проанализированы правила сумм для Aq, q, Еї,-бар ионов. Вычислены массы этих частиц.
Рассмотрено операторное разложение трех-точечного коррелятора двух барионных токов и тока, меняющего тяжелый флейвор. На основе этого разложения получено и проанализировано правило сумм для функции Исгура-Вайса.
Практическая ценность результатов работы. Полученные в первой части диссертации результаты будут полезны при проведении из-мерениий массы, ширины <-кварка, а также константы связи КХД в экспериментах по околопороговому рождению tt кварков на будущих линейных коллаидерах типа ВЛЭПП (Россия), NLC (США), JLC (Япония).
Экспериментальное исследование физики тяжелых барионов проводится на современных установках со встречными е+е~ пучками , а также будут проводиться на с- и Ь- фабриках. При этом, представляется ценным сравнение с экспериментом теоретических предсказаний для масс тяжелых барионов и для барионной функции Псгура-Вайса, полученных во второй части диссертации.
Апробация работы. Результаты, полученные в диссертации, докладывались и обсуждались на сессии ОЯФ СССР в 1990 году (г. Москва), на VI, VII, VIII Международной школе по квантовой теории поля и физике высоких энергий (г. Сочи-1991, г. Москва-1992, г. Звенигород-1993), на международной конференции Кварки-93 (г. Звенигород-1993), на II международной школе по физике на линейных коллаидерах в г.Вайколоа (1993, Гавайи, США), опубликованы в работах [1-6].
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, двух частей, семи глав, заключения и списка литературы из 59 ссылок, изложена на 89 страницах машинописного текста, содержит 25 рисунков.
