关于几个粲偶素的实验证明

《物理》编辑部：《物理》2004年第11期第826—831页《J/ψ粒子是由粲夸克和反粲夸克组成的束缚态的实验证明》一文（以下简称《J／ψ粒子》文）中存在多处错误及不够准确的地方，其中与文章主题直接相关的一些内容，即涉及J／ψ粒子家族3个成员——ηc（2S），hc（1P）及ηc（1S）态发现的叙述，更是与实际情况严重不符，需即予更正并及时提请读者注意。     

Belle实验观测到新类粲偶素结构

利用在Υ(nS)(n=1,2,4,5)共振态及其附近采集的大量数据,Belle实验测量了末态中含两个矢量粒子的双光子过程γγ→J/ψ和ωJ/ψ.在这两个过程中,发现了两个窄共振结构X(4350)和X(3915).这两个新结构的性质目前尚不清楚,可能是普通粲偶素粒子,也可能是含一对粲夸克和一对轻夸克的四夸克态,或含一对粲夸克和一个激发胶子的混杂态,或是由其他未知的动力学原因造成的奇特结构.Belle同时发现在γγ→J/ψ过程中,不存在显著的Y(4140)的信号,实验结果与将Y(4140)解释为四夸克态的部分理论预期有较大差异.     

粲夸克偶素物理实验研究新结果

北京谱仪合作组利用其在北京正负电子对撞机上采集的ψ（2S）大数据样本,通过ψ（2S）的辐射跃迁及强子跃迁过程,开展了粲偶素物理的广泛研究。测量了xc0、xcl、xc2、ηc和J／ψ粒子有有关性质,寻找了ηc(2s)和hc(1P)粒子。因一系列重要结果中有：xc0粒子的宽度与质量、ηc粒子的质量、J／ψ的轻子衰变分支比的精确测量结果以及xc0、xcl、xc2的许多衰变道的首次测量结果。     

粲夸克偶素强衰变之谜

北京正负电子对撞机的最新实验研究结果在高灵敏度水平上展出了粲夸克偶素物理中的强衰变之谜，新反常衰变道的发现突破了这个谜的原有图像，对理论提出了新的挑战。     

粲夸克对在质子-原子核碰撞J/ψ 产生过程中的能量损失

高能重离子碰撞热核环境中J/ψ产额的压低被认为是夸克胶子等离子体生成的重要信号。研究冷核物质中各种核效应对J/ψ 形成过程的影响,是准确理解热核环境中核效应对J/ψ产额压低机制的重要途径。研究了质子-原子核碰撞J/ψ 产生过程中初态部分子分布函数的核效应、入射质子的能量损失效应、以及末态粲夸克对能量损失效应对J/ψ 粒子产额的压低作用,对质子-原子核碰撞J/ψ产生过程的微分截面比R_Fe/Be(xF)进行了领头阶的唯象分析,并与E866 实验数据中代表J/ψ粒子在靶核外产生的实验数据进行比较,获取了粲夸克对的能量损失值(3.81±1.71) GeV/fm。研究结果表明,部分子分布函数的核效应对截面比RFe=Be(xF) 的压低作用在xF > 0区域是随着xF 的增大而增大的;末态粲夸克对的能量损失效应是影响J= 粒子产额压低的重要核效应;当xF较大时(0:65≤xF≤0.92),初态入射质子的能量损失效应在对微分截面比R_Fe/Be(xF)的压低中起了主要作用。J/ψ suppression observed in hot nuclear matter from heavy-ion collisions is considered as a most reliable signature for the formation of Quark-Gluon Plasma. The study about the nuclear effects on J/ψ production in cold nuclear matter provides an important tool for clarifying the conventional nuclear suppression mechanism in heavy-ion collisions. J/ψ suppression in p-A collisions is studied by considering the nuclear effects on parton distribution, the energy loss of beam proton in initial state, and the finial state energy loss of c¯c pair.The leading-order computations for J/ψ production cross-section ratios RFe=Be(xF) are presented and compared with the selected E866 experimental data with the J/ψ production occurring outside the nucleus, the obtained energy loss of the color octet is (3.81±1.71) GeV/fm. It is found that the nuclear suppression from the nuclear effects on the parton distribution functions becomes larger as the increase of xF in the range xF > 0,the J/ψ suppression on R_Fe/Be(xF) induced by the energy loss of color octet c¯c is an important nuclear effect, in the region 0:656xF 60:92, the energy loss of beam proton in initial state is the dominant mechanism which causes a reduction of the J/ψ yield.     

胶子遮蔽和末态作用对p—A碰撞中粲偶素和b夸克偶素产额压低的贡献

本文用胶子结构函数的遮蔽效应和末态作用分析了在ｐ－Ａ碰撞中粲偶素和ｂ夸克偶素产额压低的实验数据，较好地描述了粲偶素和ｂ夸克偶素产额的压低与Ａ和Ｘ２的关系．     

核物质中粲偶素粒子的形成与压低

用微扰方法系统求解了cc各态之间的耦合Schroedinger方程,讨论了粲粒子的形成时间和核吸收的关联. 通过计算J/ψ及ψ′在不同核子-核过程中的压低并与实验结果比较,发现形成时间对J/ψ,特别是ψ′的核吸收过程有重要的影响     

发现ZC（3900）--一个带电类粲偶素共振结构*

北京谱仪(BESⅢ)实验和Belle实验利用两种不同的方法对e+e-→p+p-J/y过程进行了研究。在p±J/y系统中,同时观测到了一个新的带电类粲偶素结构--ZC(3900)。ZC(3900)耦合到粲偶素末态,因此其内部夸克组分应该含有正反粲夸克;同时它还带有电荷,故不可能仅由正反粲夸克组成。ZC(3900)共振态中最少含有4个夸克,极有可能是一个奇特态强子。     

关于J/ψ辐射衰变产生胶球态的另一种机制

基于粲夸克偶素J/ψ质量大而寿命长的特征的物理内涵和对胶球态产生条件的理解,提出了J/ψ→Gb+γ过程产生胶球态的另一种机制,即认为胶球态Gb来自J/ψ中的组分粲夸克对c_con.(c_con.)分别转变为流粲夸克对c_{cur.(ccur.)时所发射的色八重态胶团对的融合,而余下的流粲夸克对再湮没为光子γ.通过用此模型的计算,讨论了ΓJ/ψ→Gb+γ与有关参数值的关系,并与J/ψ辐射衰变中通过两个末态胶子的强子化产生胶球的机制作出了对比.}     

粲夸克偶素和b夸克偶素的色屏蔽和分解

用非相对论的色屏蔽势模型研究粲夸克偶素和b夸克偶素束缚态的结合和分解.用两种参数化形式的位势,计算了在热力学环境中的色屏蔽长度.结果表明,临界屏蔽长度r与位势的形式有密切的关系.     

粲偶素物理简介

粲偶素是一种束缚态的粲夸克与反夸克.这个简短的介绍将会提及粲偶素谱、湮没与转亿的性质.在结尾处,一些新发现的粲偶素能级(所谓的“XYZ能级”)将被提到.在这篇介绍中,重点在于实验事实,同时为了更好理解这些事实,也涵盖了一小部分理论基础.     

胶子遮蔽和末态作用对p—A碰撞中粲偶素和b夸克偶素产额压低的贡献

本文用胶子结构函数的遮蔽效应和末态作用分析了在p-A碰撞中粲偶素和b夸克偶素产额压低的实验数据,较好地描述了粲偶素和b夸克偶素产额的压低与A和X2的关系.     

e-p深度非弹性散射中粲夸克态的效应

本文利用质子存在粲夸克态│uudcc〉, 将它的效应和原有的Buras等人计算的结果迭加起来, 能够使e-p深度非弹性散射中所预言的纵横虚光子吸收截面比R=σ_L/σ_T与实验值较好地符合.     

BES和CLEOc强子谱和粲偶素衰变研究

回顾了近期BES和CLEOc利用正负电子对撞机采集的J/ψ, ψ′和ψ′′数据得到的强子谱与粲偶素衰变方面的部分研究结果. 重点分析了对于轻标量粒子的实验研究, 包括利用J/ψ的辐射衰变和强衰变, ψ′的强衰变和χ_c的强衰变得到的结果, 并对有关粒子的性质进行了评述, 对用以获得这些信息的实验方法作了评论, 提出了改进的建议; 还重点总结了矢量粲偶素粒子衰变“ρπ疑难”相关的实验和理论研究成果, 并对进一步的实验和理论研究提出了建议. 这些结果对于理解量子色动力学在低能区的应用有很大帮助.     

粲偶素衰变过程中ρπ疑难的研究

详细回顾并广泛评论了粲偶素衰变过程中有关ρπ疑难的各种理论解释和探讨. 在可能的情况下, 将有关的理论预言与相应的实验数据进行了细致的比较. 描述并讨论了三种估算ψ′和J/ψ衰变分支比比值的方法. 针对目前的现状, 指出为了深入理解ρπ疑难以及更进一步了解粲偶素衰变的动力学机制, 需要从理论探究、唯象分析和实验测量多方面进行系统、深入和全面的工作.     

核内夸克-胶子分布

介绍与核内夸克－胶子分布的有关实验现象:ＥＭＣ效应、核遮蔽效应、核Ｄｒｅｌ－Ｙａｎ过程和Ｊ／ψ光生反应等,以及解释它们的理论模型．The experiments of the EMC effect,nuclear shadowing effect,nuclear Drell Yanprocess and J/ψ production related to the quark gluon distributions in nuclei and the theoretical models explaining them are briefly reviewed.      

J／ψ与ψ（2S）的轴矢—赝标介子衰变研究

北京谱仪合作组研究了粲夸克偶素J／ψ与ψ(2S)的末态为轴矢介子与赝标介子组合的准二体衰变,观察到若干与朴素理论预期明显分歧的异常表现,这些结果引起了国际理论界的兴趣,目前尚无令人信服的解释。     

北京谱仪（BESⅢ）上的粲物理研究

自J／ψ粒子和τ轻子在20世纪70年代被发现后,τ-粲物理研究即蓬勃兴起,多个正负电子对撞机在此能量运行,取得了丰硕的成果．文章简要论述了国内外长期进行τ-粲物理研究的原因,介绍了其研究的主要内容与特点,并结合新近完成的北京正负电子对撞机重大改造工程（BEPCⅡ）及北京谱仪（BESⅢ）,举例介绍了BESⅢ在轻强子谱、粲物理、粲偶素物理研究,量子色动力学及强子产生性质研究和τ-轻子物理研究方面的主要科学目标、任务及新近取得的主要成果．     

Belle实验发现新粲重子存在的迹象

粲重子是含有粲夸克的一类重子。粲重子存在很丰富的激发态,粲重子谱的研究对理解轻夸克在含重夸克系统中的动力学行为,以及检验重夸克对称性和轻夸克手征对称性具有重要意义。Λ_c⁺是质量最轻的粲重子,它是由一个粲夸克、一个上夸克和一个下夸克构成的同位旋单态。最近,日本的Belle实验利用在Υ(4S)中心质量采集的772×10⁶对■介子样本,对■衰变过程进行了研究,并在Σ_c(2455)⁰,⁺⁺π^±的不变质量谱上发现了一个新的共振结构。在考虑系统误差后,该共振结构最保守的信号显著性为4.2倍标准偏差。这意味着,该结构的形成源于统计涨落和各种系统误差的概率不足0.002%。Belle实验测得这个新结构的质量为(2913.8±5.6±3.8) MeV/c²,宽度为(51.8±20.0±18.8) MeV。虽然这个新结构的性质目前还不完全清楚,但它很符合新的Λ_c激发态的性质,暂时被命名为Λ_c     

e^＋e^-对撞中ψ（3770）非D-↑D衰变的实验寻找

评述了以往与ψ（3770）非D-↑D衰变相关的实验测量与研究，详细讨论了三种寻找非D-↑D衰变的实验方法，即遍举、半单举和单举方法．这些方法对于在实验上寻找ψ（3770）非D-↑D衰变具有启示和示范作用，有助于加深人们对粲夸克偶素态衰变动力学机制的理解．