底夸克偶素介子及其观测策略

B 工厂和大型强子对撞机（LHC）实验已证明能够观测和测量底夸克偶素介子的性质。为了发现缺失态，了解其性质以制定成功的搜索策略是有用的。为此，我们计算了激发底夸克偶素态的质量和衰变性质。我们使用相对论化夸克模型计算质量和波函数，并使用 $^3P_0$ 夸克对产生模型计算到开放底的衰变宽度。我们还总结了辐射跃迁、湮灭衰变、强子跃迁和产生截面的结果，这些被用于制定寻找这些态的策略。我们发现 $b\bar{b}$ 系统具有丰富的能谱，预计在不久的将来会被 LHC 和 $e^+e^-$ 实验大幅扩展。在 LHC 上一些最有希望的可能性是在 $\gamma \mu^+\mu^-$ 末态中观测 $\chi_{b(1,2)}(3P)$、$\chi_{b(1,2)}(4P)$ 和 $\eta_b(3S)$ 态，这些通过 $\Upsilon(nS)$ 中间态的辐射跃迁进行；以及 $1^3D_J$ 和 $2^3D_J$ 进入 $\gamma\gamma \mu^+\mu^-$ 末态，分别通过 $1^3P_J\to 1^3S_1$ 和 $2^3P_J\to 2^3S_1$ 中间态进行。在 $e^+e^-$ 碰撞中一些最有趣的可能是通过从 $\Upsilon (3S)$ 开始的 $4\gamma$ 级联研究 $1^3D_J$ 态，以及在 $\gamma\gamma\mu^+ \mu^-$ 末态中从 $\Upsilon (4S)$ 开始并通过 $\Upsilon (nS)$ 中间态进行的 $3^3P_J$ 态。完成底夸克偶素能谱是格点 QCD 计算的重要验证，也是在夸克模型背景下对我们理解底夸克偶素态的检验。