核子结构

本文介绍了半个世纪来核子结构研究的重要进展 ,着重介绍了近十年来轻子核子极化深度非弹散射实验导致的有关核子自旋、磁矩结构的新进展 ,还介绍了当前核子结构研究中的一些重要问题。     

核反应总截面和奇异结构研究

本总结了晕和皮等奇异核子结构研究的现状,介绍了发现晕和皮现象的实验证据。然后集中介绍了利用奇异核反应总截面的实验测量和理论模型,从中提取奇异核物质半径,核内核子分布以及介质中的核子－核子碰撞截面等重要信息,我们将特别强调通过实验测量和理论模型之间的联系来研究奇异结构性质。     

核反应总截面和奇异结构研究

本文总结了晕和皮等奇异核子结构研究的现状 ,介绍了发现晕和皮现象的实验证据。然后集中介绍了利用奇异核反应总截面的实验测量和理论模型 ,从中提取奇异核物质半径、核内核子分布以及介质中的核子 核子碰撞截面等重要信息 ,我们将特别强调通过实验测量和理论模型之间的联系来研究奇异结构性质。     

中国极化电子离子对撞机探测器设计

核子是构成宇宙可见物质的最主要成分，也是研究强相互作用的最佳实验室。对核子内部结构的研究是当前理论和实验研究的重要前沿。在核子内部结构的实验研究中，电子- 离子对撞机(Electron Ion Collider, EIC)是最理想的装置，能提供核子内部最清晰的图像，是人类认识物质世界深层次结构，特别是核子与原子核结构最理想的工具。中国极化电子离子对撞机EicC项目，设想在已开建的HIAF 高能离子束的基础上进行升级:将离子束流升级成15~20 GeV 的极化束流，建设3~5 GeV 高能极化电子束流，实现质心系能量为10~20 GeV双极化电子- 离子对撞，在海夸克能区对核子内部结构进行精细测量，并对质子质量、奇特强子态等诸多重要物理课题展开研究。在本文中，我们开发了EicC 快模拟软件，对探测器性能进行参数化模拟；通过物理模拟汇集EicC探测需求，利用探测器模拟软件进行优化并提出EicC 探测器谱仪的初步设计方案。该谱仪方案提供了接近全立体角的覆盖范围和大动量范围内的粒子鉴别能力，兼顾EicC项目丰富的物理课题。     

核子结构研究半世纪

评述了近半个世纪来核子结构研究的主要进展,着重评述了近十年来用极化轻子深度非弹散射研究核子自旋、磁矩结构的进展.也还评述了当前核子结构研究中的重要问题. The essential developments of the nucleon structure studies in the last half century are reviewed. The nucleon spin and magnetic moment structure studies with the polarized lepton nucleon deep inelastic scattering in the recent years are specially analyzed. The important topics in the contamporary studies of the nucleon structure is discussed.     

晕核反应总截面和密度分布

利用考虑了量子修正、库仑修正、核子–核子碰撞同位旋效应和假定有效原子核密度分布后得到的改进的Glauber理论,计算了晕核与稳定核反应总截面,研究了晕核结构对反应总截面的影响.结果发现对于¹¹Be,¹⁴Be和¹¹Li等入射核,必须考虑它们的晕核结构和利用自由的核子–核子碰撞截面才能得到与实验符合的反应截面,并可依据反应总截面来确定晕核的密度分布和均方半径等信息.     

核子自旋结构的实验研究进展

本文主要介绍对核子纵向自旋结构函数的实验研究进展。首先简要介绍核子自旋结构的部分理论模型,包括朴素的部份子模型和QCD中的夸克–部份子模型,同时简要介绍标度律和标度律的破坏及其原因;接着介绍实验研究的理论基础,包括弱作用和轻子–核子的深度非弹散射中轴流的作用和几个关于核子自旋结构的求和规则和它们的QCD修正;且简要介绍深度非弹散射实验的研究方法,包括单举测量、半单举和遍举测量。最后,详细介绍实验研究进展,包括对质子和中子的纵向自旋结构函数的测量,国际上几个主要实验室在不同的能量下,在用不同的靶、不同的束流对不同范围的Bjorken变量x和不同的四动量转移范围Q2下的实验、特点及其结果。最后简略介绍了我国实验物理工作者在该领域的国际合作组的部分工作。     

电子-离子对撞机上开展核子及其激发态研究的建议

核子及其激发态性质研究一直是中高能核物理的一个重要研究领域。然而,到目前为止,对核子及其激发态内部结构的了解还处在初级阶段。首先介绍了核子及其激发态研究现状,指出了三夸克模型在描述核子特别是核子激发态内部结构方面存在很大的缺陷。为解决传统三夸克模型的不足,有一种新的观点认为虽然独立的五夸克态不存在,但是核子及其共振态中存在可观的五夸克激发。这种五夸克图像提供了一个描述核子内部结构的新见解,给出了与经典三夸克图像相当不同的核子激发态谱预言,还有待实验检验。目前国内外正在论证的电子–离子对撞机(EIC)将是研究核子结构下一代最重要的加速器装置,被视为"超级电子显微镜"。由于EIC有较高的能量和亮度,特别是低本底等优势,可以开展核子及其激发态性质的研究以及新强子态研究。     

核子白旋结构的实验研究进展

本文主要介绍对核子纵向自旋结构函数的实验研究进展。首先简要介绍核子自旋结构的部分理论模型,包括朴素的部份子模型和QCD中的夸克一部份子模型,同时简要介绍标度律和标度律的破坏及其原因;接着介绍实验研究的理论基础,包括弱作用和轻子一核子的深度非弹散射中轴流的作用和几个关于核子自旋结构的求和规则和它们的QCD修正;且简要介绍深度非弹散射实验的研究方法,包括单举测量、半单举和遍举测量。最后,详细介绍实验研究进展,包括对质子和。中子的纵向自旋结构函数的测量,国际上几个主要实验室在不同的能量下,在用不同的靶、不同的束流对不同范围的Bjorken变量x和不同的四动量转移范围Q2下的实验、特点及其结果。最后简略介绍了我国实验物理工作者在该领域的国际合作组的部分工作。     

壳模型对高自旋态143Pm核素结构分析

利用包含剩余作用的核壳模型，从143Pm高自旋能级核结构出发进行理论上探求；并计算143Pm退激跃迁几率，与实验数据进行对比. 比较了两种不同的核子有效势函数，按照γ跃迁链对143Pm进行理论与实验分析；特别利用核子分布主态结构和自旋能级对应的γ跃迁级链进行比较. 程序采用OXBASH程序     

EMC and polarized EMC effects in nuclei

We determine nuclear structure functions and quark distributions for ⁷Li, ¹¹B, ¹⁵N and ²⁷Al. For the nucleon bound state we solve the covariant quark–diquark equations in a confining Nambu–Jona-Lasinio model, which yields excellent results for the free nucleon structure functions. The nucleus is described using a relativistic shell model, including mean scalar and vector fields that couple to the quarks in the nucleon. The nuclear structure functions are then obtained as a convolution of the structure function of the bound nucleon with the light-cone nucleon distributions. We find that we are readily able to reproduce the EMC effect in finite nuclei and confirm earlier nuclear matter studies that found a large polarized EMC effect.     

Perspectives in nuclear physics

We discuss some of the many important questions in modern subatomic physics that have been addressed over the past two decades at Mainz. These achievements range from precision studies of nucleon form factors, to nucleon spectroscopy, novel probes of nucleon structure such as virtual Compton scattering and fundamental tests of quantum chromodynamics. In the future one may expect to see this effort expanded to precision tests of physics beyond the Standard Model.     

∧超核中∧粒子与核子的相互作用问题

本文从唯象的角度综述了自由Λ粒子与核子的相互作用,并讨论了Λ超核中Λ粒子与核子的有效相互作用。在本文中指出这种有效相互作用是与Λ超核的结构有关的。在Λ超核中Λ粒子的自旋-轨道耦合将远小于原子核中核子的自旋-轨道耦合。     

Effects of the HMT on Nucleon Collective Flows within BUU Transport Model

Within the framework of a semiclassical Boltzmann-Uehling-Uhlenbeck(BUU) transport model,the high momentum tail(HMT) effects of nucleon momentum distribution in the nucleus on the nucleon collective Bows are studied in semicentral Au+Au collisions.The HMT due to the isospin-dependent short-range correlations causes a smaller value of the collective Bows.We Bnd that the HMT effects on the nucleon collective Bows are remarkable at beam energy of 300 MeV/nucleon and become weak as the incident beam energy increases.The results indicate that for the collective Bow studies at intermediate energies,the HMT of nucleon momentum distribution in nucleus should be taken into account in transport models.     

Direct versus thermal particle emission in high-energy heavy-ion collisions

Recent measurements of proton inclusive cross sections for heavy-ion collisions at several hundred MeV per nucleon are discussed in a phenomenological model which assumes coexistence of direct and thermal particle emission. The model postulates the existence of an additive twocomponent structure for inclusive spectra. The two components consist of a direct and a thermal one. The direct component is described in an extended impulse approximation and the thermal component in the participant-spectator geometrical model. Their normalizations are fixed by geometrical considerations. With this model we calculate the charged particle and proton inclusive spectra for Ne on U at 250 MeV per nucleon, Ne on U and Ne on Al at 400 MeV per nucleon, and Ne on NaF at 800 MeV per nucleon. A comparison is made with corresponding data. At 250 MeV and 400 MeV per nucleon, we find the postulated two-component structure to be instrumental in reproducing satisfactorily the slopes and the magnitudes of the data in the critical forward angle region. At 800 MeV per nucleon, due to the larger transparency of the nuclei, non-equilibrium statistical components appear to be important.     

Understanding the proton spin “puzzle” with a new “minimal” quark model

We investigate the spin structure of the nucleon in an extended Jaffe-Lipkin quark model. In addition to the conventional 3q structure, different (3q)(Q ) admixtures in the nucleon wave function are also taken into account. The contributions to the nucleon spin from various components of the nucleon wave function are discussed. The effect due to the Melosh-Wigner rotation is also studied. It is shown that the Jaffe-Lipkin term is only important when antiquarks are negatively polarized. We arrive at a new “minimal” quark model, which is close to the naive quark model, in order to understand the proton spin “puzzle”. Received: 4 November 2000 / Accepted: 23 October 2001