強(qiáng)子譜理論中奇特態(tài)的研究.pdf

1、目前，人們認(rèn)為非阿貝爾規(guī)范理論量子色動(dòng)力學(xué)(QCD)是強(qiáng)相互作用的正確描寫，它刻畫了夸克和膠子、膠子和膠子之間的強(qiáng)相互作用。由于QCD是一個(gè)非線性的、非常復(fù)雜的理論，而且強(qiáng)子內(nèi)部的相互作用很強(qiáng)，所以從QCD拉式量出發(fā)計(jì)算強(qiáng)子的性質(zhì)是一個(gè)非常艱巨的任務(wù)。盡管我們對(duì)強(qiáng)相互作用的認(rèn)識(shí)取得很大進(jìn)展，尤其是在高能標(biāo)區(qū)域，但是對(duì)于中低能區(qū)域的強(qiáng)相互作用我們了解的還很有限，只有我們從第一原理預(yù)言物理態(tài)的性質(zhì)，并且被實(shí)驗(yàn)所證實(shí)，我們才可以說(shuō)是完全理解了

2、QCD。 由于很難通過(guò)嚴(yán)格求解QCD來(lái)預(yù)言強(qiáng)子性質(zhì)，我們只能借助于各種近似方法，與QCD聯(lián)系最緊密、最被大家看好的是格點(diǎn)QCD，盡管格點(diǎn)QCD取得了很大進(jìn)展，但是在格點(diǎn)QCD中計(jì)算物理量需要用計(jì)算機(jī)做大量的計(jì)算，進(jìn)展緩慢。另外一種很有效、取得很大成功的方法是利用強(qiáng)子結(jié)構(gòu)的唯象學(xué)模型刻畫強(qiáng)子的性質(zhì)，這些模型除了預(yù)言夸克模型中的qq介子和qqq重子外，還預(yù)言了多夸克態(tài)、膠球、混雜態(tài)。本論文主要征對(duì)BES合作組和Babar合作組最近發(fā)

3、現(xiàn)的新強(qiáng)子態(tài)，利用強(qiáng)子結(jié)構(gòu)的唯象學(xué)模型估計(jì)這些強(qiáng)子態(tài)的質(zhì)量、研究它的產(chǎn)生和衰變性質(zhì)等。 從手征孤立子模型和夸克模型研究了X(1835)的產(chǎn)生和衰變性質(zhì)，認(rèn)為X(1835)是一個(gè)J<'PG>=0<'-+>，I<'G>=0<'+>的baryonium。在此圖像下，我們預(yù)言X(1835)衰變到叩η'ππ有很大分支比，這一理論結(jié)果為BES合作組后來(lái)的實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。進(jìn)一步我們指出X(1835)在γ(1S)→γX(1835)和J/ψ→ωX(1

4、835)中的產(chǎn)生率很小，因而很難被觀測(cè)到，這樣很自然地解釋了為什么CLEO合作組在γ(1S)的輻射衰變中沒(méi)有觀測(cè)到X(1835)。由X(1835)的的量子數(shù)和baryonium結(jié)構(gòu)得知，為了理解x(1835)和0<'-+>介子的多夸克結(jié)構(gòu)非常有必要從夸克模型研究q<'3>q<'3>系統(tǒng)，同時(shí)還可以在該框架下考察最近發(fā)現(xiàn)的p∧和A∧近閾放大效應(yīng)。我們?cè)谏畔嗷プ饔玫目淇四Ｐ椭袊?yán)格求解了q<'3>q<'3>系統(tǒng)的譜，發(fā)現(xiàn)與pp近閾放大、p∧

5、近閩放大、A∧近閾放大等相對(duì)應(yīng)的態(tài)有較大的色磁束縛能，所以這些態(tài)應(yīng)當(dāng)足夠穩(wěn)定以至于被現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到。色磁能量較低的態(tài)的物理可觀測(cè)效應(yīng)及其和重子反重子近閾放大效應(yīng)的關(guān)系還有待進(jìn)一步的深入研究。 BES合作組最近還在J/ψ→π<'0>K<'+>K<'->的末態(tài)K<'+>K<'->的不變質(zhì)量譜上發(fā)現(xiàn)了寬共振態(tài)X(1576)，我們指出X(1576)是diquark-antidiquark bound state，這樣我們可以很自然的理解

6、X(1576)為什么這么寬。在此圖像下應(yīng)存在一個(gè)矢量九重態(tài)，它是大家熟知的標(biāo)量九重態(tài)(α<,0>(980)，f<,0>(980)，k等)的P波激發(fā)。我們估計(jì)了該九重態(tài)中每個(gè)成員的質(zhì)量，在"fall apart"衰變機(jī)制下仔細(xì)考察了它們的衰變，它可以衰變到兩個(gè)贗標(biāo)介子或者一個(gè)贗標(biāo)介子和一個(gè)矢量介子。我們預(yù)言除KK末態(tài)外，X(1576)→φπ也是X(1576)的重要衰變道，而X(1576)衰變到π<'+>π<'->的分支比幾乎為0，這兩個(gè)預(yù)

7、言可以檢驗(yàn)我們的圖像、區(qū)分各種理論模型，進(jìn)一步我們指出通過(guò)J/ψ衰變尋找該九重態(tài)中其他成員的衰變道。 除BES物理外，我們還研究了Babar合作組最近在有初始光子輻射的e<'+>e<'->→φf(shuō)o(980)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的新結(jié)構(gòu)Y(2175)，我們認(rèn)為Y(2175)是1<'-->奇異混雜態(tài)的理想候選者，從流管模型和組分膠子模型估計(jì)它的質(zhì)量、研究了它的衰變。兩個(gè)模型給出的最低能量的1<'-->奇異混雜態(tài)的質(zhì)量估計(jì)與Y(2175)的觀測(cè)

8、質(zhì)量相符，兩個(gè)模型預(yù)期的衰變模式也很相近。在混雜態(tài)圖像下Y(2175)主要衰變到K<,1>(1270)K，K<,1>(1400)K和K<'*>(1410)K，這一預(yù)言得到現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的支持。為了確認(rèn)Y(2175)是混雜態(tài)還是普通qq介子態(tài)，我們分別從<'3>P<,0>模型和流管模型考察了2<'3>D<,1>ss的衰變，指出實(shí)驗(yàn)上尋找KK，K<'*>K<'*>，K(1460)K，h<,1>(1380)η衰變模式對(duì)于區(qū)分兩者也很重要，2<'

9、3>D<,1>奇異夸克偶素傾向于衰變到以上末態(tài)，而這些衰變模型在混雜態(tài)圖像下幾乎被禁戒。 強(qiáng)子譜是一個(gè)非常具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題，到目前為止QCD理論中還沒(méi)有關(guān)于強(qiáng)子譜的理論，近年來(lái)各實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)很多新的強(qiáng)子態(tài)，這些強(qiáng)子態(tài)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)還不清楚、存在很大爭(zhēng)議，我們迫切需要一個(gè)從第一原理理解強(qiáng)子結(jié)構(gòu)和強(qiáng)子性質(zhì)的理論和方法。此領(lǐng)域還有一些很難的、重大的理論問(wèn)題需要回答，如為什么至今為止實(shí)驗(yàn)上還沒(méi)有確認(rèn)一個(gè)奇特強(qiáng)子態(tài)。針對(duì)最新的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展，我們?cè)?/p>