超核體系nnΛΛ的夸克模型研究.pdf

1、1952年，Marion Danysz和Jerzy Pniewski在波蘭科學(xué)院的會(huì)議上首次提出發(fā)現(xiàn)了超核，之后被證實(shí)是Λ超核。Λ超核的發(fā)現(xiàn)打破了原子核只是由中子和質(zhì)子組成的傳統(tǒng)概念，使原子核的描述從原來的二維:質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)，變成了三維:質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)和奇異數(shù)。Λ超核是除了質(zhì)子和中子外還包含一個(gè)奇異數(shù)為-1的Λ超子的超核體系，至此，開啟了研究超核物理的大門。
　　在發(fā)現(xiàn)首個(gè)Λ超核之后的幾年里，由于實(shí)驗(yàn)水平的限制，只是在宇宙線中用

2、核乳膠或氣泡室來觀察和研究Λ超核，從中提取基態(tài)結(jié)合能，但是記錄下來比較困難導(dǎo)致事例數(shù)很少，得到的數(shù)據(jù)也不是很可靠，因此當(dāng)時(shí)超核物理進(jìn)展十分緩慢。在二十世紀(jì)60年代，有人提出具有合適的運(yùn)動(dòng)學(xué)條件的反應(yīng)過程n(K-，π-)Λ能產(chǎn)生Λ超核，他們發(fā)現(xiàn)當(dāng)K-介子碰撞原子核之后，會(huì)發(fā)生奇異數(shù)交換反應(yīng)，釋放出π-介子，同時(shí)有Λ粒子產(chǎn)生。之后歐洲核子研究中心（CERN）質(zhì)子同步加速器(PS)，美國布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室(BNL)，日本高能物理實(shí)驗(yàn)室(KE

3、K)引出了高強(qiáng)度的K-介子束流，專門用來研究Λ超核，之后還有（π+，K+），（π-，K+），(e，e'K+)等方式產(chǎn)生，其中，除了研究比較多的Λ超核，還有∑超核，三超核，甚至還有帶粲夸克或者底夸克這些味道的超子組成的非常規(guī)超核。在過去的幾十年里，特別是近幾年，超核物理學(xué)無論在實(shí)驗(yàn)上還是在理論上都進(jìn)行了大量的研究，隨著實(shí)驗(yàn)手段和理論的進(jìn)步，關(guān)于超核也有了很多新的進(jìn)展。
　　超核的研究具有十分重要的意義，因?yàn)槌颖旧韷勖芏?，大約在(

4、10-10s)，超子(Y)和核子(N)散射實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較困難，導(dǎo)致直接研究YN相互作用就比較困難，而超核的研究給YY，YN相互作用提供了很重要的信息。
　　本文研究的是nnΛΛ，帶有兩個(gè)Λ粒子的超核系統(tǒng)，主要是有兩個(gè)原因，首先有實(shí)驗(yàn)聲稱發(fā)現(xiàn)了四中子體系的存在，之后有很多理論和實(shí)驗(yàn)都研究了四中子體系，我們組也在夸克模型下從理論上研究了這個(gè)體系，得到的束縛能大約有100MeV左右，但是目前仍然不能在實(shí)驗(yàn)上確認(rèn)其是否真的存在，而且四中子體

5、系是全同費(fèi)米子，受到泡利不相容原理的限制，要形成束縛態(tài)在理論上可能比較困難。因此，有人提出如果將四中子體系中的兩個(gè)中子換成兩個(gè)Λ粒子，這樣不會(huì)受到泡利不相容原理的限制，理論上應(yīng)該更容易形成束縛態(tài);其次是超核物理研究越來越熱門，在2001年，Nagaraevent之后，對(duì)于是否存在帶有雙Λ粒子的研究也引起了很多關(guān)注。
　　本文的創(chuàng)新之處在于是從夸克層次出發(fā)研究這個(gè)nnΛΛ超核系統(tǒng)，這是一個(gè)12q體系。考慮了構(gòu)成核子、超子的夸克之間的

6、相互作用。之前的研究都是基于強(qiáng)子層次上的計(jì)算，是一個(gè)四體系統(tǒng)，并沒有考慮夸克之間交換。本文的主要工作是在絕熱近似下，對(duì)這個(gè)12個(gè)夸克系統(tǒng)的能量做了計(jì)算。在計(jì)算時(shí)，將12個(gè)夸克分成四個(gè)子集團(tuán)，對(duì)應(yīng)于兩個(gè)中子和兩個(gè)Λ超子。首先我們利用對(duì)稱性，認(rèn)為四個(gè)集團(tuán)具有確定的空間對(duì)稱性，僅需要三個(gè)變量來描述體系的空間結(jié)構(gòu)。然后利用Monte Carlo方法檢驗(yàn)了這個(gè)空間對(duì)稱性。通過計(jì)算，我們發(fā)現(xiàn)此體系有-112MeV的等效吸引。等效吸引的存在是體系存在