Teilprojekt C1: Starke Wechselwirkung in B-Meson-Zerfällen, Bestimmung der CKM Matrix, CP Verletzung und neue Physik

Leitung:
Dr. Rainer Sommer, DESY Zeuthen
Prof. Dr. Martin Beneke, Institut für Theoretische Teilchenphysik und Kosmologie, RWTH Aachen

B-Physikexperimente tragen wesentlich zum Fortschritte in der Klärung der Struktur flavour-ändernder Wechselwirkungen und der Verletzung der CP-Symmetrie bei. Im Vordergund steht zunächst der Test der diesbezüglichen Wechselwirkungen im Standardmodell, bzw. die Bestimmung der mit ihnen verknüpften Naturkonstanten (CKM-Matrixelemente). Die Struktur der CKM-Matrix impliziert, dass B-Mesonzerfälle ein besonders geeignetes Untersuchungsobjekt darstellen. Der hadronische Charakter des Endzustandes hat jedoch zur Folge, dass flavour-ändernde und CP-verletzende Effekte in der Regel nur im Verbund mit der starken Wechselwirkung analysiert werden können.

Das vorliegende Projekt befasst sich mit dem quantitativen Verständnis der starken Wechselwirkung in B-Zerfällen mit perturbativen Methoden (QCD-Faktorisierung) und nicht-perturbativen Methoden (starke Wechselwirkung auf dem Gitter, QCD-Summenregeln). Die inhaltlichen Schwerpunkte sind wie folgt gesetzt:

Effektive Theorie schwerer Quarks (HQET) auf dem Gitter.
Die nicht-perturbative Renormierung der Theorie wird in der "quenched approximation" im Detail untersucht. Die dort entwickelten Methoden kommen mit dynamischen Fermionen zur Anwendung. Die für (semi)leptonische B-Zerfälle und B¯B-Mischung relevanten Matrixelemente werden in niedrigster Ordnung der 1/m_b-Entwicklung präzise berechnet. Methoden zur Bestimmung der 1/m_b-Korrekturen wurden entwickelt. Sie werden weiter optimiert, um eine bessere Präzision zu erreichen und dann für die Theorie mit dynamischen Fermionen angewendet. Die Ergebnisse in niedrigster Ordnung der 1/m_b-Entwicklung werden ausserdem mit dem (separat berechneten) Verhalten der Observablen bei unphysikalisch leichten Quarkmassen kombiniert um (alternativ zur direkten Berechnung der 1/m_b-Korrekturen) zum physikalischen Punkt zu interpolieren.

Exklusive B-Mesonzerfälle.
Die vor Beginn des SFB eingeführten Methoden der 1/m_b-Entwicklung von nicht-leptonischen Zerfallsamplituden und B-Mesonformfaktoren werden weiter ausgearbeitet. Dazu gehören theoretische Untersuchungen, welche die Faktorisierung langreichweitiger Wechselwirkungen zu allen Ordnungen etablieren sollen und damit die Methode legitimieren (SCET), ebenso wie die systematische Berechnung von Quantenkorrekturen in der Ein- und Zweischleifenordnung. Numerische Analysen, beinhalten NLO Korrekturen (in α), sowie die Einbeziehung von 1/m_b-Korrekturen, die in der ersten Periode des SFB mit QCD Summenregeln abgeschätzt wurden. Die Theorie wird auf Zweikörperzerfälle angewandt, um die Winkel α und γ des Unitaritätsdreiecks, d.h. den CP-verletzenden Parameter des Standardmodells, zu bestimmen.

Letzte Änderung: 16.06.2010