高能反应中多夸克态产生相关问题的研究

发布时间：2020-05-30 23:54

【摘要】：非微扰量子色动力学(NPQCD)是当前粒子物理所面临的重大课题,仍有很多问题尚未解决。人们运用微扰量子色动力学(PQCD)可以精确地计算包含大动量转移的硬散射过程,但是对于部分子的强子化等软过程,微扰QCD不再适用,只能通过一些非微扰方法来处理,如:格点规范理论、QCD求和规则、唯象的夸克模型等。强子的内部结构,是与非微扰QCD密切相关的课题。实验发现的超出传统介子重子夸克模型的奇特粒子的数目急剧增加,目前尚未有一种系统而可靠的模型能够较为全面地描写各类强子的内部结构,对它们在高能过程中的产生更是无能为力。事实上,强子的产生过程非常重要,对理解其结构,特别是在强子化这样一个动态过程中所体现出来的结构,具有重要意义,而目前大多数的研究主要集中在其衰变过程或静态性质等方面。通过重味强子,特别是多夸克强子,深入研究其在强子化这一软过程中的产生机制,是研究强相互作用,检验标准模型和理解禁闭机制的重要手段。另外,普通强子(介子和重子)由于其价夸克系统颜色结构是唯一确定的,因而难以提供有关QCD丰富的颜色结构信息。要得到更多的颜色结构信息,就必须研究色结构不唯一的多夸克系统(多夸克态),从而能够对QCD的低能行为有更好的了解。在这些研究中,研究产生过程对理解颜色结构及其它结构信息,如:色重组、色连接、预禁闭等问题,具有重要意义。由于非微扰QCD困难,因此,唯象模型仍然是常用的方法。围绕上述中心课题,本论文主要做了以下几方面的工作:·高能强子-强子碰撞中新束缚态的产生。在非相对论波函数框架下,过程因子化为零点波函数模方和相对动量趋于0的组分强子振幅模方,后者可借助事例产生器获得。在高能强子对撞机上多重产生过程中研究了奇特强子束缚态的产生,这一研究为有关的奇特强子的测量提供了重要信息。例如,基于我们的计算,人们可进一步估算来自X(5568)衰变的、可被直接探测到的信号粒子的运动学分布。这是计算产生的实用意义之一。我们发现,无论是在Tevatron还是LHC,无论是在中心快度区还是大快度区,信号介子π都具有足够的能量,可被检测到。当积累了足够多的极化实验数据,人们就可对现有的关于极化强子产生的事例产生器进行很好地改进,那么本文的方法也可给出自旋较大的束缚态的结果,从而构造强子极化和奇特强子态研究的良好平台。·高能e+e-湮灭反应中多夸克态强子的产生。具体包括:我们研究了硬碰撞产生的四夸克系统(Q1Q2Q3Q4)的一种特殊的色连接及e+e-湮灭过程中相应的强子化效应。我们指出,除了流行的模型所采用的,两个色单态集团分别独立地碎裂为强子的正常色结构以外,末态四夸克系统还存在着有些特殊的色连接,这种色连接支持双重重子或四夸克态(如XYZ粒子等)的产生。我们以(?)CC和X(3872)的产生为例,利用Lund弦碎裂模型和夸克组合模型,研究了这种特殊色连接的强子化及相关效应的运动学特征。其中最重要的是3-jet事例中双重重子/四夸克态及某些新束缚态的产生。此外,对于3-jet事例,我们发现强子化对模型不敏感,通过特殊粒子流的弦效应也能够更精确地探寻色连接方式。我们研究e+e-碰撞中隐粲五夸克态产生的一种可能机制,即通过一对色八重态的正反粲夸克对cc碎裂产生。这一分析可直接应用于B工厂当前及未来的实验中。我们发现,在B工厂能量下,e+e-→ccg→pc+X过程占主要贡献,而在Z0能量下,Pc主要在两.jet事例中产生。这些研究结果还表明了在e+e-反应中去寻找五夸克态直接产生的可行性,这对理解五夸克态的性质非常重要。我们的方法还可应用到e+e-碰撞中产生含有bc或cb的五夸克态的研究中。未来的高能e+e-碰撞,如高亮度的Z工厂、CEPC及直线对撞机等,会积累大量与我们的研究相关的事例数据。因此,高精度的测量完全能得以实现,这种隐粲五夸克态在e+e-对撞机上的直接产生一旦被证实,将对理解夸克模型和强相互作用十分有利。·在上述研究中,各类高能多重反应中相关的两个或数个强子的相空间关联对于进一步研究强子分子的产生机制和结构具有重要意义,因此,值得在将来实验和唯象理论两方面深入研究。结合不同实验组关于X(5568)产生的观测结果的不一致问题,我们进一步研究了两个组分粒子的关联(DD*关联和BsOπ±关联)及其不变质量谱,这些结果对理解不同实验间的差异提供了参考。
【图文】：

强子,夸克,理论解释,胶球

文献［７－１１］从不同方面系统地报到了这些粒子的研究现状。然而，目前没逡逑有一种系统而可靠的模型能够较为全面地描写这些新强子态的结构。逡逑图１．１形象地展示了这些理论解释的物理图象。例如，对于组分夸克完全相逡逑同的两个体系图（ａ）和（ｃ），其中，图（ａ）是两对正反夸克（ｃｉｉ和Ｗ）分别组合成逡逑两个色单态的集团（介子和反介子），它们之间通过交换色单态的７Ｔ相互作用形逡逑成强子分子。而在图⑷中，两个夸克和两个反夸克分别组成一个带色的ｄｉｑｕａｒｋ逡逑（ｃｍ）和一个ａｎｔｉ－ｄｉｑｕａｒｋ邋（而），它们之间通过交换带色粒子而形成无色的强子。．逡逑可见，组分夸克相同的强子态，可能呈现出非常不同的结构，特别是从颜色结构逡逑上看则更为直观。从ＱＣＤ的基本特性（色对称性及色禁闭性质）来看，则有多逡逑种可能的色结构。如果这类强子内部颜色结构变化是一个动态过程，则不能确定逡逑色结构

夸克,轻子,规范玻色子,标准模型

逦．逡逑在标准模型中，夸克、轻子和传递相互作用的媒介粒子构成了物质结构的基逡逑本单元，如图２．１所示。逡逑其中，夸克是自旋为１／２的费米子，分为三代：逡逑（逦＼逦（逦＼逦（逦＼逡逑ｕ逦ｃ逦ｔ逡逑，邋，逡逑ｄ逦ｓ逦ｂ逡逑Ｖ逦／逦＼逦／逦＼逦）逡逑共有６种味道：上夸克（《）、下夸克Ｗ）、奇夸克（ｓ）、粲夸克（Ｃ）、底夸克逡逑（ｆｃ）、顶夸克（？）。按照质量的大小，通常将《、ｒｆ、＾看作轻夸克，ｃ、６、ｆ为重逡逑夸克。其中，，顶夸克非常不稳定，很容易衰变为底夸克。除了味道，夸克还有３逡逑个颜色自由度，可用红、绿、蓝表示。每种夸克还有相应的反夸克，除了质量以逡逑夕卜，其他量子数均为相应的夸克量子
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O572.33

【参考文献】