粲偶素与类粲偶素的故事

 在粒子物理发展史上， 1974年11月是一个值得永远铭记的月份。在这个月，位于美国东海岸的布鲁克海文国家实验室和西海岸的斯坦福直线加速器中心的两个实验组同时宣布发现了一个新的粒子。     

高效率生产粲粒子的工厂——BEPCⅡ加速器巡礼

1974年11月,丁肇中和里克特几乎同时宣布,他们的实验组各自在美国布鲁克海文实验室的质子同步加速器AGS和斯坦福直线加速器中心的正负电子对撞机SPEAR上,发现了一个能量约为31亿电子伏特的新粒子,并分别命名为J粒子和Ψ粒子,后来统一称为J／Ψ粒子。这一被誉为“十一月革命”的发现,使高能物理的研究迈进了一个新的境界。     

在B介子衰变中找到了下落不明的粲偶素

日本ＫＥＫＢ正负电子对撞机上的Ｂｅｌｌｅ国际合作组首次在Ｂ介子强衰变中观察到了长期下落不明的粲偶素 ηｃ(2Ｓ)粒子 .粲偶素是正反粲夸克成对组成的一类介子 .重夸克势模型很早预言了这类粒子不同能态的所有成员 :在相应于质心系能量 3 73ＧｅＶ的粲阈以下 ,具有径向量子数ｎ =1及 2的成员应有 8名 ,实验观察到了其中 6名成员———ηｃ,Ｊ ψ ,ψ(2Ｓ) ,χｃ0 ,χｃ1 及χｃ2 粒子 ;另外两名成员一直下落不明 ,ηｃ(2Ｓ)粒子就是其中之一 .美国ＳＰＥＡＲ正负电子对撞机上的晶体球实验组曾于 1982年在 ψ(2Ｓ)的单举光子谱中观察到一…     

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。     

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.     

外磁场中的粲偶素

在相对论重离子碰撞早期,会产生一个极强的磁场.初始碰撞产生的粲偶素会受到磁场的影响,进而携带磁场的信息.本文利用磁场下的两体薛定谔方程研究磁场对粲偶素的影响.利用角动量展开的方法,数值计算了不同磁场强度下粲夸克偶素的能谱.采取的方案是把三维波函数展开成不同轨道角动量以及自旋态的叠加,实际计算过程中发现,当n≤2,l≤7时能很好地满足精确度.进一步,哈密顿量可以写成H=H_0+(qB)~2H_1+qBP_(ps),丄H_2形式,其中H_0,H_1,H_2不依赖于B和P_(ps),丄,因此只要计算出H_0,H_1,H_2就能求出任意B和P_(ps),丄下的哈密顿量.这样的数值方法在保证计算精度的同时显著减少了计算量.计算结果表明随着磁场和总动量的增加,粲偶素的质量增大,在磁场强度为20m_π~2,总动量为1.8 GeV时,质量的增加量为 20%.     

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     

三角奇点与XYZ类粲偶素结构

对强子谱的研究有助于加深量子色动力学中色禁闭现象的理解。强子谱中存在诸多疑难问题,特别是2003年以来各高能物理实验上发现了很多难以理解的新的强子共振结构,其中大量是在重夸克偶素质量区间发现的,它们被统称为$XYZ$结构。强子共振态对应于$S$矩阵的极点。除此之外,$S$矩阵还具有其它类型的奇点,比如由于三个中间态粒子同时在 壳导致的三角奇点。本文中,我们将讨论三角奇点在$XYZ$物理中的实现,注重于构造可以用来分析 其对$e^+e^-\to\psi\pi^+\pi^-$反应的$\psi\pi$不变质量谱中的带电$Z_c$结构的影响的振幅。     

BES取得J/衰变事例

 今年六月,从高能物理所传来了一个鼓舞人心的好消息,北京谱仪(BES)上记录到了正电子和负电子对撞产生的J/(?)粒子的衰变产物.当正电子和负电子的总能量被扫描到3.097GeV时,反应产物剧增,在显示屏上观察到了大量的J/(?)衰变产生的强子事件.在这个能量附近形成了一个很锐的产额峰.J/(?)粒子是15年前美国麻省理工学院丁肇中教授领导的实验组和美国斯坦福直线加速器中心里克特教授领导的实验组分别发现的.     

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。     

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。     

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.     

探索两个世界的分界线

据2008年9月27日美国Science News报道:9月3日费米实验室的Dzero探测器发言人DmitriDenisov宣布,他们发现了一个由底夸克和围绕着它旋转的两个奇异夸克组成的奇异粒子,该粒子被命名为Ωb-(Omega-b-minus).这是继1964.年发现由3个奇异夸克组成的奇异粒子后,又一个符合粒子物理标准模型所预见的粒子.美国斯坦福直线加速器中心的物理学家Michael Peskin誉此发现为装饰在美妙理论桂冠上的又一根羽毛.     

Ωb-——一个新发现的奇异粒子

据2008年9月27日美国Science News报道:9月3日费米实验室的Dzero探测器发言人DmitriDenisov宣布,他们发现了一个由底夸克和围绕着它旋转的两个奇异夸克组成的奇异粒子,该粒子被命名为Ωb-(Omega-b-minus).这是继1964.年发现由3个奇异夸克组成的奇异粒子后,又一个符合粒子物理标准模型所预见的粒子.美国斯坦福直线加速器中心的物理学家Michael Peskin誉此发现为装饰在美妙理论桂冠上的又一根羽毛.     

粲夸克偶素强衰变中新的反常表现

北京谱仪合作组利用其在北京正负电子对撞机上采集的３７９万ψ（２Ｓ）数据研究了ψ（２Ｓ）新的强衰变过程．在末态为矢量·张量介子对ωｆ２,ρａ２,Ｋ０Ｋ０２及ｆ′２（１５２５）的衰变过程中观察到ψ（２Ｓ）相对于Ｊ／ψ分支比的比值显著偏离理论预期值的反常表现     

重夸克偶素的强子跃迁理论

我们知道宏观物体是由分子、原子组成的.原子是由电子和原子核组成的.原子核又是由原子和中子组成的.人们对物质徽观结构和微观运动基本规律的不断深入的研究,推动着物理学不断向前发展.近代粒子物理(又称高能物理)的研究,发现质子、中子和与它们相似的超子等(统称为重子)以及与它们有强相互作用的介子(介子和重子统称为强子)还有更深一层的内部结构.它们是由一种称为夸克的更基本的粒子所组成的.已经知道的夸克有以下几种: u c t(所带电荷为质子电荷的2/3), d s b(所带电荷为质子电荷的-1/3),其中u,d,s,b等夸克的存在已有明确的实验根据,t…     

强电场对夸克胶子等离子体中粲夸克偶素演化的影响(英文)

在极端相对论重离子碰撞中,高速运动的重离子会产生很强的电场。在碰撞的早期电场强度大小在eE~m_π2的量级。在夸克胶子等离子体中,强电场将会对粲夸克偶素的演化产生巨大的影响。我们用含时薛定谔方程计算夸克胶子等离子体中由高速运动电荷所产生强电场对重夸克偶素演化的影响。此电场可以导致不同角动量态之间的跃迁。为了研究此效应,比较了有电场和无电场情况下J/ψ、ψ'以及χ_c的产额。计算结果表明,在碰撞早期电场会导致J/ψ解离;同时,χ_c也由电场导致的J/ψ的跃迁而产生。