組份夸克模型下強(qiáng)子態(tài)若干性質(zhì)的研究.pdf

1、強(qiáng)子是最基本的強(qiáng)相互作用系統(tǒng)，正像原子光譜的研究導(dǎo)致量子力學(xué)的建立，強(qiáng)子譜的研究給我們帶來了夸克模型，進(jìn)一步促進(jìn)了強(qiáng)相互作用基本理論-量子色動(dòng)力學(xué)(QCD)的建立。在高能區(qū)，QCD具有漸近自由的特性，可以進(jìn)行微擾計(jì)算，計(jì)算結(jié)果已得到了實(shí)驗(yàn)的精確檢驗(yàn)。但是在低能區(qū)，由于色囚禁，微擾理論不再適用，再加上非微擾QCD理論本身的復(fù)雜性，完全從QCD第一原理出發(fā)解決低能問題是非常困難的。而強(qiáng)子譜的研究屬于QCD的低能領(lǐng)域?，F(xiàn)在人們已發(fā)展了多種非微

2、擾近似方法：格點(diǎn)規(guī)范理論，QCD求和規(guī)則，Dyson-Schwinger方程，唯象的夸克模型等。雖然格點(diǎn)QCD，QCD求和規(guī)則，Dyson-Schwinger方程等具有很好QCD理論基礎(chǔ)的方法，近年來在描述強(qiáng)子性質(zhì)方面取得了一些重要的進(jìn)展，但仍然存在一些問題，如難以描述強(qiáng)子的激發(fā)態(tài)?？紤]到低能區(qū)QCD具有手征對(duì)稱性自發(fā)破缺的特性，流夸克獲得了較大的質(zhì)量變成組份夸克，組份夸克間通過交換膠子和Goldstone玻色子發(fā)生相互作用，人們構(gòu)造了

3、具有QCD精神的唯象的組份夸克模型?？淇四Ｐ驮诿枋鰪?qiáng)子譜、強(qiáng)子.強(qiáng)予相互作用等方面都取得了非常大的成功，已成為強(qiáng)子物理研究的一個(gè)強(qiáng)有力的工具。本文就是在唯象的夸克模型的框架下，對(duì)一些強(qiáng)子態(tài)的性質(zhì)開展研究。
　　關(guān)于組份夸克模型中的相對(duì)論效應(yīng)的爭(zhēng)論一直伴隨著夸克模型的發(fā)展。一般認(rèn)為，對(duì)于重夸克系統(tǒng)，相對(duì)論效應(yīng)應(yīng)該很小，而對(duì)于輕夸克系統(tǒng)，相對(duì)論效應(yīng)可能不能忽略，但是強(qiáng)子的質(zhì)量譜的計(jì)算表明，非相對(duì)論性的夸克模型能夠很好地描述從輕到重的所

4、有夸克系統(tǒng)，雖然對(duì)于輕夸克系統(tǒng)其中動(dòng)能對(duì)強(qiáng)子質(zhì)量的貢獻(xiàn)接近甚至超過靜止質(zhì)量對(duì)強(qiáng)子質(zhì)量的貢獻(xiàn)。本論文的第一部分工作就是利用我們常用的夸克模型，采用平方囚禁和線性囚禁兩種囚禁勢(shì)，同時(shí)在相對(duì)論和非相對(duì)論動(dòng)力學(xué)中計(jì)算了重味夸克偶素b()的能譜、輕子衰變、電磁輻射和強(qiáng)衰變等。結(jié)果表明，對(duì)于重夸克偶素，兩種動(dòng)力學(xué)和兩種囚禁勢(shì)都可以很好地描述其性質(zhì)。雖然狄拉克動(dòng)力學(xué)的描述整體上要優(yōu)于薛定諤動(dòng)力學(xué)的描述，但差別不大，所以此時(shí)相對(duì)論效應(yīng)確實(shí)很小，可以忽略

5、。另外計(jì)算結(jié)果也表明線形囚禁的描述略優(yōu)于平方囚禁，特別是對(duì)于高激發(fā)態(tài)。
　　近年來，BES、BaBar、Belle等實(shí)驗(yàn)合作組報(bào)道了許多新強(qiáng)子態(tài)的發(fā)現(xiàn)，如：X(3872)X(3940)Y(4160)Y(4260)Z(4430)等。2005年，BES-Ⅱ在J/ψ→η'π+π-過程中，在η'π+π-的不變質(zhì)量譜中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)粒子定義為X(1835)。BES-Ⅲ在相同的過程中，確認(rèn)了這一發(fā)現(xiàn)。在發(fā)現(xiàn)這一粒子的同時(shí)，還發(fā)現(xiàn)了另外兩個(gè)新的態(tài)X

6、(2120)和X(2370)。這些新發(fā)現(xiàn)的態(tài)都難以用傳統(tǒng)的夸克模型來解釋。理論上提出了有各種各樣的解釋，如對(duì)X(3872)，有正常的粲偶素態(tài)、分子態(tài)、四夸克系統(tǒng)，重子偶素等解釋，對(duì)X(1835)，同樣有η介子的激發(fā)態(tài)，重子偶素、膠球態(tài)和膠球與介子的混合態(tài)等解釋。在論文的第二部分工作就是在夸克模型的框架下，通過對(duì)作為兩夸克系統(tǒng)的η和η'以及他們激發(fā)態(tài)的能譜與強(qiáng)衰變寬度作系統(tǒng)計(jì)算，看是否可以將X(1835)X(2120)X(2370)和η(

7、1760)這四個(gè)粒子解釋為兩夸克系統(tǒng)。在計(jì)算中，考慮了K介子交換引起的非奇異成分與奇異成分的混合，其混合角由能量計(jì)算的動(dòng)力學(xué)確定，衰變計(jì)算采用廣泛使用的3P0模型，所用到的波函數(shù)由能譜計(jì)算確定。計(jì)算結(jié)果表明，對(duì)于η(1760)，其能量靠近η'(21S0)，但衰變分支比的計(jì)算結(jié)果不支持此解釋。對(duì)于X(1835)，可以解釋為η(41S0)，衰變寬度的計(jì)算也支持這一解釋，進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證需要測(cè)量X(1835)到πa0(980)，πa0(145

8、0)的衰變分支比。從質(zhì)量計(jì)算，X(2120)X(2370)在模型中可看作η'(31S0)η'(41S0)，但是理論計(jì)算得到的衰變寬度遠(yuǎn)大于實(shí)驗(yàn)值。因此將X(2120)和X(2370)解釋為η介子的激發(fā)態(tài)是不合適的。
　　對(duì)新強(qiáng)子態(tài)的一個(gè)重要研究方面是解釋為多夸克系統(tǒng)，例如N(1440)和∧(1405)可能是五夸克態(tài)。在傳統(tǒng)的夸克模型中，認(rèn)為重子是由三個(gè)夸克組成的，介子由夸克-反夸克組成。實(shí)際上強(qiáng)子可能的成分應(yīng)該包含多夸克分量。如介

9、子可能是二夸克(q())，四夸克(q2q-2)，夸克-膠子(q()g)等的混合態(tài)，重子可能是三夸克(qqq)，五夸克(q4())，夸克-膠子(qqqg)等的混合態(tài)。為統(tǒng)一描述強(qiáng)子的性質(zhì)，應(yīng)該構(gòu)造包含多夸克和其它成分的夸克模型-非淬火夸克模型。對(duì)于介子的非淬火夸克模型已有部分工作。本論文第三部分的工作就是為發(fā)展重子的非淬火夸克模型作些初步的嘗試。在夸克模型中，考慮五夸克成分，利用3P0模型，計(jì)算三夸克與五夸克間的混合，進(jìn)而得到五夸克成分對(duì)