基于非相对论性量子色动力学理论探讨双重味强子产生机制

发布时间：2017-05-29 15:11

  本文关键词：基于非相对论性量子色动力学理论探讨双重味强子产生机制，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：重夸克偶素及其它重味粒子由于其特殊的动力学结构和运动学性质,对于标准模型强相互作用理论的发展和研究具有重要意义。作为非相对论性量子色动力学(NRQCD)及微扰量子色动力学(p QCD)理论的重要应用,本文详细研究了重夸克偶素和双重味重子在几种高能对撞机上的产生性质。如,我们研究了粲夸克偶素在超级Z工厂实验条件下精确到次领头阶(Next-to-Leading Order,NLO)的遍举产生情况;重夸克偶素在国际直线对撞机(ILC)实验条件下的领头阶(Leading Order,LO)的光产生(photoproduction)情况;以及双重味重子在ILC和欧洲大型强子对撞机(LHC)固定靶实验上的产生情况。在第2章中,我们详细研究并比较了粲偶素在B工厂和超级Z工厂上的遍举产生过程,*01 2e eg/Z H H+-#174;#174;+和*01e eg/Z Hg+-#174;#174;+,其中H表示色单的S波态或P波态粲夸克偶素。我们给出了该过程的总截面以及产生截面随正负电子质心对撞能量S的跑动情况,并详细讨论了各种输入参数导致的理论不确定性。在B工厂上,粲夸克偶素通过中间虚光子的产生过程占主导地位;而在超级Z工厂上,由于0Z玻色子质量的共振峰效应,通过中间0Z玻色子产生过程可产生相当可观的粲夸克偶素事例数,虚光子产生道的截面则由于对撞能量的升高被大大压低。我们进一步对粲夸克偶素在B工厂及超级Z工厂上的产生过程*01e egZ Hg+-#174;#174;+进行QCD单圈修正。理论分析表明次领头阶对粲夸克偶素微分截面的分布没有影响,但会极大地影响总截面,因此,考虑次领头阶的贡献非常重要。在第3章中,我们深入研究了重夸克偶素,通过光子直接对撞,在未来高能e e+-对撞机ILC上的光产生情况。我们主要研究S波态重夸克偶素通过产生道gg#174;|[QQ￠](n)?+Q￠+Q1的单举产生,其中Q和Q￠分别表示c或者b夸克,|[QQ￠](n)?1表示色单的S波态重夸克偶素,即10(|[]())chcc S?1、31Jy(|[cc](S)?)1、10(|[]())cB cb S?1、*31(|[]())cB cb S?1、10(|[]())bhbb S?1及31?(|[bb](S)?)1。为提高计算效率,我们采用改进的螺旋度振幅方法处理子过程散射振幅。本文全面给出上述重夸克偶素的光产生总截面、微分截面及理论不确定性,预言了在亮度为3 6 2 11 0 c m s--和对撞能量S=500 Ge V的情况下,重夸克偶素每年可产生的事例数:1.0 60.7(2.8)10ch+-′、1.9 61.3(5.4)10 Jy+-′、2.2 41.8(8.3)10cB+-′、1.1 5*0.9(4.3)10cB+-′、1.7 31.4(9.0)10bh+-′和4(1.6±0.3)′10?。双重味重子由两个重夸克和一个轻夸克(u、d或s)构成,由于较特殊的构成方式,在一般的实验平台上很难观测到相应事例。本文探讨了ccX在拟议中的固定靶实验After@LHC上通过ccpp#174;X+X的强产生情况。为此,我们考虑了3个主要的子过程ccg+g#174;X+c+c、ccg+c#174;X+c和ccc+c#174;X+g的贡献。此外,我们还从理论上全面分析了在高能e e+-对撞机ILC上,双重味重子通过光子直接对撞子过程QQggQ Q￠#174;X+￠+的光产生情况,其中Q和Q￠分别表示c或者b夸克。根据NRQCD理论,4种色-自旋结构的双夸克态(diquark)对重子的产生都有可观的贡献,即31[S]3、10[S]6、31[S]6及10[S]3。我们给出了重子光产生的总截面、微分截面并且进行了详细的理论不确定性分析。我们的计算结果表明,除了SELEX及LHC外,After@LHC和ILC也将会是研究双重味重子性质以及验证NRQCD理论的理想平台。
【关键词】：微扰量子色动力学(Perturbative Quantum Chromodynamics pQCD) 非相对论量子色动力学(Nonrelativistic Quantum Chromodynamics NRQCD) 重夸克偶素 双重味重子 螺旋度振幅
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O572.243;O572.33
【目录】：

• 摘要3-5
• 英文摘要5-9
• 1 绪论9-13
• 2 粲偶素在正负电子湮灭过程通过Z0 共振峰的遍举产生13-49
• 2.1 研究背景13-14
• 2.2 树图阶计算14-32
• 2.2.1 改进的振幅直接求迹方法15-20
• 2.2.2 数值结果及分析讨论20-32
• 2.3 QCD单圈修正的计算32-47
• 2.3.1 发散的消除33-39
• 2.3.2 数值结果及分析39-47
• 2.4 小结47-49
• 3 重夸克偶素在ILC上的光产生49-65
• 3.1 研究背景49-50
• 3.2 改进的螺旋度振幅方法50-57
• 3.3 结果及分析57-64
• 3.4 小结64-65
• 4 双重味重子的产生65-87
• 4.1 研究背景65-66
• 4.2 双重味重子在ILC上的光产生66-78
• 4.2.1 计算框架67-70
• 4.2.2 结果及分析70-78
• 4.3 双重味重子在AFTER@LHC上的强产生78-85
• 4.4 小结85-87
• 5 总结和展望87-89
• 致谢89-91
• 参考文献91-101
• 附录101-113
• A. LORENTZ结构及相应系数101-109
• B. MI标量积分解析表达式109-110
• C. 螺旋度振幅方法的基本结构及定义110-111
• D. 博士期间发表或待发表论文111-112
• E. 博士期间主持或参与的科研项目112-113
• F. 博士期间参加的学术交流活动113

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本文编号：405145