Kurzfassung
In dieser Arbeit präsentieren wir theoretische Untersuchungen im Kontext der nicht-relativistischen
QCD (NRQCD) Faktorisierung. Unsere phänomenologische Studie bezieht sich auf Doppel-
Quarkonium-Erzeugung sowie auf die inklusive Charmonium-Produktion (η c , J/ψ, h c , χ cJ )
im Zerfall von Υ-Mesonen. Wir geben zwei Beispiele an, um explizit zu belegen, dass die
NRQCD-Faktorisierung bei Doppel-Quarkonium Prozessen in führender Ordnung zusammen-
bricht. Wir finden eine Lösung, um dieses Zerbrechen der Faktorisierung zu heilen, indem wir
einen neuen Faktorisierungsformalismus für Doppelquarkoniumprozesse formulieren. Für die
inklusive Charmonium-Produktion im Υ Zerfall berücksichtigen wir die Υ Farb-Singulett (CS)
[1]
und die Charmonium Farb-Singulett (CS) und Farb-Oktett (CO) Kanäle, also den 3 S 1 Kanal für
[1,8]
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Υ und die 1 S 0 , 3 S 1 , 1 P 1 und 3 P J Kanäle für Charmonia. Für die CS und CO Kanäle
wird die Berechnung bis zu O(α s 5 ) in der starken Kopplung durchgeführt, welche die Korrekturen
in nächsthöherer Ordnung (NLO) der O(α s 4 ) Prozesse beinhaltet. Wir berücksichtigen auch die
relativ gesehen wichtigen QED-Prozesse. Mit den erhaltenen numerischen Ergebnissen fitteten
[8]
wir den Wert des CO Langstreckenmatrixelements (LDME) O χ c0 ( 3 S 1 ) bei einem als fest
[1]
angenommenen Wert von O χ c0 ( 3 P 0 ) und vergleichen die gefitteten Werte mit Werten, die
bei früheren Analysen erhalten worden sind. Was inklusive J/ψ Produktion angeht, können
unser neuer LDME-Wert ebenso wie alle vorhergehenden LDME Werte die experimentellen
Daten in einem bestimmten Bereich der Renormierungsskala verhältnismäßig gut erklären. Das
Verzweigungsverhältnis von hc ist zu klein, um gemessen zu werden, während das Verzwei-
gungsverhältnis von ηc groß genug ist, um durch aktuelle experimentelle Daten gemessen zu
[8]
werden, solange O ηc ( 3 S 1 ) nicht zu klein ist.
In this thesis, we present our theoretical investigations on non-relativistic QCD (NRQCD) factorization for double-quarkonium processes as well as phenomenological study on inclusive charmonium (ηc , J/ψ, hc , χcJ ) production via Υ decay. We give two examples to explicitly prove that the NRQCD factorization breaks down at tree-level in double-quarkonium processes. We find a solution to cure this factorization breaking and give a new factorization formalism for double-quarkonium processes. The inclusive charmonia production via Υ decay are calculated [1] in Υ color-singlet (CS) and charmonium CS and color-octet (CO) channels, which includes 3 S 1 [1,8] [1,8] [1,8] [1,8] channel for Υ and 1 S 0 , 3 S 1 , 1 P 1 , 3 P J channels for charmonia. For both CS and CO channels, the computation are done up to O(α s 5 ) in strong coupling, where the next-to-leading order (NLO) corrections for O(α s 4 ) process are included. Relatively important QED processes are also considered. With our numerical results, we re-fitted the value of the CO long distance matrix [8] [1] element (LDME) χc0 ( 3 S 1 ) with fixed value of χc0 ( 3 P 0 ) and compare with existed fitted values. For inclusive J/ψ production, all the existing LDME sets can explain the experimental data reasonably well in certain range of choosing renormalization scale. The branching ratio of h c is too small to be measured, while the branching ratio of ηc is large enough to be measured [8] through current experimental data as long as the ηc ( 3 S 1 ) is not too small.