| 题名 | 博士论文-多夸克强子态研究 |
| 作者 | 吴佳俊 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2012 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 邹冰松 |
| 关键词 | 多夸克 共振态 重子谱 同位旋破坏 |
| 学位专业 | 理论物理 |
| 中文摘要 | 研究强子态一直是高能物理的一个前沿重要方向。早期的夸克模型认为重子和介子分别是由三个夸克和正反夸克对组成的。虽然这种简单的模型成功解释了夸克处于空间基态的重子八重态、十重态，以及赝标介子和矢量介子八重态，但在强子激发态粒子的预言及解释上出现了很多问题。这些问题均暗示了简单的夸克模型也许并不能正确反映强子内部结构，于是多夸克强子态图像应运而生，这类新型强子态图像突出了海夸克成分的重要作用。本文主要从四个方面研究了多夸克强子态。; 在重子谱方面，按照经典的三夸克模型，量子数为~$J^p=\frac{1}{2}^-$~的重子激发态应该是最低的激发态重子，对于这些粒子性质，特别是~$N^*(1535)$~和~$\Lambda^*(1405)$~，简单的三夸克模型遇到了非常多的困难，但是五夸克模型却能够自洽的解释它们的一些性质。事实上，三夸克模型和五夸克模型对重子谱的预言是不同的，如果能够在实验里找到五夸克模型所预言的、而其在三夸克模型中并不存在的新粒子，那么对多夸克强子态图像有非常重要的意义。根据五夸克模型的图像，在~$1400$~MeV附近应该有一个量子数为~$J^p=\frac{1}{2}^-$~的~$\Sigma^*$~粒子，而在三夸克模型中，$\Sigma^*(\frac{1}{2}^-)$的最低质量却在1600MeV左右。可是在1400MeV附近，已经有一个确立的~$\Sigma^*(1385)$~，其量子数为~$J^p=\frac{3}{2}^+$。因此原先的实验分析中在该能区都只考虑了~$\Sigma^*(\frac{3}{2}^+)$~，而忽视了~$\Sigma^*(\frac{1}{2}^-)$~存在的可能性，这显然不客观。我们的工作重新检查了20世纪70年代~$K^- p \to \Lambda \pi\pi$~的实验数据以及最近~2009~年的LEPS合作组报道的~$\gamma n \to K \Sigma^*$~反应数据，都发现如果在~1360 MeV~附近新加入~$\Sigma^*(\frac12^-)$~粒子可以更好的使理论预言和实验数据相一致，这就给出了该粒子存在的初步证据。当然要完全确立这个粒子，则需要更多的实验数据和理论分析。; 多夸克强子态的另一候选者是量子数为~$J^p=\frac{1}{2}^+$~的~$N^*(1440)$~，很多理论工作和实验数据表明它更像是强子的耦合道效应所形成的极点，即通常意义下的介子重子分子态。为了更好的研究该粒子以及其它~$N^*$~的性质，我们讨论BESIII实验中的~$J/\psi \to p\bar p \gamma$~反应道和德国PANDA实验可开展研究的~$\bar p p \to \bar p n \pi^+$~反应，发现它们对研究~$N^*$~粒子有独到之处。前者可以系统的研究核子激发态的辐射衰变，后者可以研究与~$N\sigma$~耦合较强的粒子。; 之前的研究都是在~$u$~，~$d$~和~$s$~轻味夸克的范畴内讨论，而不同模型对这些轻夸克组成的重子能谱预言都相差不大，往往通过调节参数可以和实验值吻合。在本论文中，我们在~$N^*$~粒子中加入了~$c\bar c$~和~$b\bar b$~成分，使得这种多夸克重子态的质量远远高于一般三夸克模型的激发态。具体的方法是通过耦合道模型研究类似~$\bar D \Sigma_c$~和~$B \Sigma_b$~这种介子中含有~$\bar c$~和~$\bar b$~、而重子中含有~$c$~和~$b$~的系统，研究这些系统通过矢量介子交换相互作用是否可以形成共振态。计算结果表明可以形成一系列的超重核子与超子激发态。我们预言的这些超重核子与超子激发态一旦被实验证实，就是确切无疑的多夸克重子态。我们计算这些超重核子激发态在~$ep$、~$\gamma p$、~$\bar p p$~和~$p p$~反应中的产生截面，建议相关实验开展寻找。; 在介子谱中，我们发现比重子谱更复杂，因为这里有纯胶球的作用，在标量介子和赝标介子的激发态中，两夸克成分，四夸克成分，介子介子分子态，胶球成分都交织在一起，建立在这些成分上的模型都能部分解释介子的性质。因此寻找到合理的物理观测量区分这些模型尤为重要。我们在本论文中主要讨论了通过~$a_0(980)-f_0(980)$~混合来研究~$a_0(980$~和~$f_0(980)$~的性质，和通过三角圈图的Triangle Singularity(TS)机制研究了~$\eta(1440)$~的性质。通过实验和理论的共同努力，现在已经初步得到了~$a_0(980)-f_0(980)$~混合的上限；通过对~$\eta(1440) \to 3\pi$~的同位旋破坏反应的研究得到了~$\eta(1405/1475)$~之谜的一个合理解释。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 理论物理 |
| 公开日期 | 2016-02-25 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.ihep.ac.cn/handle/311005/210686]  |
| 专题 | 高能物理研究所_理论物理室_学位论文和出站报告 |
| 作者单位 | 中国科学院高能物理研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 吴佳俊. 博士论文-多夸克强子态研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2012. |
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