強子譜理論中奇特態(tài)的研究.pdf

1、目前，人們認為非阿貝爾規(guī)范理論量子色動力學(QCD)是強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相互作用。由于QCD是一個非線性的、非常復雜的理論，而且強子內部的相互作用很強，所以從QCD拉式量出發(fā)計算強子的性質是一個非常艱巨的任務。盡管我們對強相互作用的認識取得很大進展，尤其是在高能標區(qū)域，但是對于中低能區(qū)域的強相互作用我們了解的還很有限，只有我們從第一原理預言物理態(tài)的性質，并且被實驗所證實，我們才可以說是完全理解了

2、QCD。 由于很難通過嚴格求解QCD來預言強子性質，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QCD，盡管格點QCD取得了很大進展，但是在格點QCD中計算物理量需要用計算機做大量的計算，進展緩慢。另外一種很有效、取得很大成功的方法是利用強子結構的唯象學模型刻畫強子的性質，這些模型除了預言夸克模型中的qq介子和qqq重子外，還預言了多夸克態(tài)、膠球、混雜態(tài)。本論文主要征對BES合作組和Babar合作組最近發(fā)

3、現(xiàn)的新強子態(tài)，利用強子結構的唯象學模型估計這些強子態(tài)的質量、研究它的產生和衰變性質等。 從手征孤立子模型和夸克模型研究了X(1835)的產生和衰變性質，認為X(1835)是一個J<'PG>=0<'-+>，I<'G>=0<'+>的baryonium。在此圖像下，我們預言X(1835)衰變到叩η'ππ有很大分支比，這一理論結果為BES合作組后來的實驗所證實。進一步我們指出X(1835)在γ(1S)→γX(1835)和J/ψ→ωX(1

4、835)中的產生率很小，因而很難被觀測到，這樣很自然地解釋了為什么CLEO合作組在γ(1S)的輻射衰變中沒有觀測到X(1835)。由X(1835)的的量子數(shù)和baryonium結構得知，為了理解x(1835)和0<'-+>介子的多夸克結構非常有必要從夸克模型研究q<'3>q<'3>系統(tǒng)，同時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。我們在色磁相互作用的夸克模型中嚴格求解了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∧近閾放大等相對應的態(tài)有較大的色磁束縛能，所以這些態(tài)應當足夠穩(wěn)定以至于被現(xiàn)有實驗觀測到。色磁能量較低的態(tài)的物理可觀測效應及其和重子反重子近閾放大效應的關系還有待進一步的深入研究。 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。在此圖像下應存在一個矢量九重態(tài)，它是大家熟知的標量九重態(tài)(α<,0>(980)，f<,0>(980)，k等)的P波激發(fā)。我們估計了該九重態(tài)中每個成員的質量，在"fall apart"衰變機制下仔細考察了它們的衰變，它可以衰變到兩個贗標介子或者一個贗標介子和一個矢量介子。我們預言除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，這兩個預

7、言可以檢驗我們的圖像、區(qū)分各種理論模型，進一步我們指出通過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<'->→φfo(980)過程中發(fā)現(xiàn)的新結構Y(2175)，我們認為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它的質量、研究了它的衰變。兩個模型給出的最低能量的1<'-->奇異混雜態(tài)的質量估計與Y(2175)的觀測

8、質量相符，兩個模型預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，這一預言得到現(xiàn)有實驗數(shù)據(jù)的支持。為了確認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，指出實驗上尋找KK，K<'*>K<'*>，K(1460)K，h<,1>(1380)η衰變模式對于區(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。 強子譜是一個非常具有挑戰(zhàn)性的問題，到目前為止QCD理論中還沒有關于強子譜的理論，近年來各實驗室發(fā)現(xiàn)很多新的強子態(tài)，這些強子態(tài)的結構和性質還不清楚、存在很大爭議，我們迫切需要一個從第一原理理解強子結構和強子性質的理論和方法。此領域還有一些很難的、重大的理論問題需要回答，如為什么至今為止實驗上還沒有確認一個奇特強子態(tài)。針對最新的實驗進展，我們在