正反重强子对构成的强子分子态能谱

近二十年来,世界上众多高能物理实验发现了大量超出传统夸克模型的共振结构。为了理解 这些性质奇特的共振结构,科学家们提出了很多方法和模型。其中,因为实验上发现的这些奇特态 大多处在一对强子阈值附近,强子分子态的观点得到了很多关注。本文我们将以粲{反粲强子对为例 来探究哪些系统可以形成分子态,进而给出粲{反粲强子分子态的能谱。我们考虑了所有由 S 波粲 介子、粲重子以及窄的 P 波粲介子构成的粲{反粲强子对。我们假定它们之间的相互作用由介子交 换主导,在最低阶近似下可简化为常数。通过求解常数相互作用的 Bethe---Salpeter 方程,我们可以 找到振幅的极点进而确定该系统分子态的质量。最终我们发现,那些通过轻矢量介子交换在阈值附 近产生吸引力的系统,会存在一个靠近阈值的极点。不同的系统,由于其相互作用强度不同,极点 可能会处于能量复平面的第一黎曼面或者第二黎曼面,分别对应于束缚态或者虚态。我们总共发现 了 229 个强子分子态。很多实验上发现的那些位于粲---反粲强子对阈值附近的共振结构可以很好地 与我们的结果吻合。另外,我们需要强调所预言的一个 ΛcΛc  分子态,这个态可以很好地解释北京正负电子谱仪 (BESIII) 上测量的数据。     

阈效应和奇特强子态信号

综述了量子色动力学奇特强子态研究中的一些热点问题,特别强调了有效理论研究强子分子态可以合理考虑阈效应和“三角奇异性”对近阈奇特强子态性质的重要影响,综合分析这些可能的机制可以帮助我们更好地理解强子谱。     

J/ψ强子衰变和1－+奇特态

本文从推广的矩分析出发,给出了在J/ψ强子衰变过程中区分1^－+奇特态和1⁺⁺普通介子的若干关系式.     

HERMES五夸克强子态Θ+实验探索

一个新的强子态的实验证据在2?7.6GeV正电子轰击氘靶产生的虚光子产物中被发现.HERMES通过分析衰变道K0sp→π+π–p,在K0sp不变质量谱上质量1528±2.6(stat.)±2.1(sys.)MeV处观察到共振峰.该共振峰可以被解释为理论预言的五夸克强子态Θ+(uudds).而K+p不变质量谱上未能观察到共振预示Θ+很可能是同位旋单态.     

北京谱仪新物理研究亮点

值此北京谱仪BESIII实验发表500篇科学论文之际,本文尝试介绍BESIII在寻找超出标准模型新物理课题上的一些亮点工作。图1展示了粒子物理的标准模型中物质的基本组分粒子和传递基本相互作用的媒介粒子。BESIII实验工作的能量区间是2~5 GeV,主要是用来研究其中的粲夸克和τ轻子的性质,因而称之为陶-粲能区。由于工作在这样一个有非常丰富物理潜力的陶-粲能区,BESIII可研究的课题非常广泛。这个能区有丰富的共振态,包括粲偶素和粲强子,特别是该能区存在众多的阈值结构,包括D介子、Ds介子、粲重子和τ轻子等,都可以成对产生,利用这个特点可以开展其他能量区间无法进行的特色研究。这个能区也是微扰和非微扰量子色动力学（QCD）的过渡区域,具有研究QCD强相互作用的独特能力。我们还可以寻找奇特强子态,包括胶球、混杂态、多夸克态等。由于BESIII采集了大量的数据,有非常好的探测器性能和数据质量,我们可以用它来寻找新物理。     

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。     

新的粲素粒子

<正>两个粒子物理实验室的物理学家们独立地发现了一种新的神秘强子的证据。这种名为Zc(3900)的粒子,好像是一种"带电的粲素",是由以前所未见的一种方式组合起来的夸克组成的。对Zc(3900)粒子的进一步研究可能提供关于将夸克束缚在强子内的强力的信息。粲素是重介子,含有一个粲夸克和一个反粲夸克。由于是复合粒子,因而可以处于几种不同的能态。其中最著名的就是其第一激发态,称为J/Ψ粒     

直生强子产率的普适质量关系

利用“隧道效应”给出的QCD真空激发产生夸克的几率,结合夸克随机组合成强子的简单图像,不需要任何附加假定得到各种高能反应直生介子、重子相对产率都满足同样的普适质量关系〈n〉=aexp(–bm),这个质量关系与反应质心能量和具体反应过程无关.与最近分析实验发现的经验公式形式上完全一样,这意味着强子质量是描述粒子多重数最基本的物理量.     

强和弱Y-Y相互作用下的奇异强子物质

把修正的夸克-介子耦合模型推广到包含奇异性的情形， 并用来研究奇异强子物质的状态方程. 从最新的6ΛΛHe双超核的实验导出的弱Λ Λ相互作用和过去采用的强Λ Λ相互作用同时被用于计算. 比较发现， 具有强Λ-Λ相互作用的系统束缚得比正常核物质要紧， 而具有弱Λ Λ相互作用的系统则比正常核物质束缚得要松得多. 无论强还是弱相互作用情况， 为了合适地描述修正的夸克 介子耦合模型中超子-超子（Y Y）相互作用， 必须引进σ*和介子. A modified quark meson coupling (MQMC) model is extended to include Λ hyperons and Ξ hyperons. The extended model is then used to study the equation of state (EOS) for strange hadronic matter. A weak Λ Λ interaction deduced from recent observation of 6ΛΛHe double hypernucleus is adopted in the calculation. The resultant EOS is compared with that deduced from a strong Λ Λ interaction. It is found that while the system with the strong ΛΛ interaction is more deeply bound than ordinary nuclear matter due to the opening of new degrees of freedom， the system with the weak Λ Λ interaction is rather loosely bound compared to the later. It is necessary to introduce the strange mesons σ*and in the MQMC model to describe properly the interaction between the hyperons in either strong or weak ΛΛ interaction case.     

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。     

高能e+e－湮没强子多重数的质量关系

利用一个描述强子质量谱成功的夸克模型确定出得到的强子多重数普适质量关系〈n〉=aexp(–bm)中的参数b,发现对于介子、重子是一个普适的常数.利用这个质量公式给出计算各种粒子多重数的表达式,进而以高能e⁺e^－湮没为例计算出各种粒子多重数与实验以及其他模型做了比较,表明这个没有任何假定的质量关系同样能够解释实验.     

强子衰变对高能反应末态超子极化的影响

在分析不同情形超子衰变的基础上, 给出超子衰变对超子产生率和末态超子极化的贡献的一般计算公式. 用Monte-Carlo数值计算研究强子衰变对高能反应末态超子极化的影响,结果发现, 强子衰变对Λ超子的贡献很大这一结论具有普遍性, 与模型无关; 不同模型给出的单极化pp碰撞产生的大横动量Λ超子极化的差别, 很可能相当大一部分来源于强子衰变. 考虑到衰变对极化贡献的计算中有较大不确定性, 检验不同模型, 最好看Σ^±,Ξ⁰,Ξ^－的极化.     

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…     

一些XYZ共振态的辐射衰变

类粲偶素态Y（3940）,Z（3930）和X（4160）可由带粲数的矢量介子相互作用动力学地产生出来,它们的开粲辐射衰变对于理解其内部结构有重要意义。本文研究了这些共振态衰变到D＊Dγ或Ds＊Dsγ的开粲辐射衰变,结果表明,对分别具有D＊D＊（或Ds＊D s＊）分子态和非分子态结构的XYZ共振态,其辐射衰变宽度（或辐射衰变宽度比）相对于Dγ（或Dsγ）体系不变质量Minv的分布图存在非常明显的区别,这为鉴别类粲偶素态XYZ是否具有分子态结构提供了很好的理论判据。     

高能强子–强子碰撞中喷注性质的蒙特卡洛研究

在喷注“圆锥判定法”的基础上,对高能强子–强子碰撞中产生的喷注(微喷注)的性质进行了蒙特卡洛研究.采用以喷注动量为z轴的“喷注坐标系”,给出了表征喷注性质的各物理量在新坐标系中的分布情况.结果表明,圆锥判定法能够作为一种有效手段来对高能强子–强子碰撞和相对论重离子碰撞中发生的硬和半硬过程开展实验研究.由有喷注事件和无喷注事件的多重数分布可以看到,E_t=2GeV是用圆锥法确定喷注的合理的横能截断值.     

QGP强子化的多粒子玻色–爱因斯坦关联分析

计算了由夸克–胶子等离子体(QGP)颗粒表面强子化所产生的π介子和K介子的多粒子玻色–爱因斯坦关联.对有限初始重子数密度的情况,K⁺介子的多粒子关联比π介子的多粒子关联弱,K^－介子的平均多粒子关联强度随QGP颗粒数目N_d的增加而快速下降.在零初始重子数密度情况下,K⁺和π介子的平均多粒子关联强度的差别随N_d的增加而变得明显.     

Λ-N相互作用的单K及2π,πρ介子交换理论

本文目的在于用介子交换理论研究Λ-N相互作用。我们考虑了三种过程:(ⅰ)单K介子交换,(ⅱ)中间态包含一个核子的2π及πρ交换的方盒图,(ⅲ)中间态包含一个核子激发态的2π及πρ交换的方盒图。为简单起见,在计算中使用了两个近似:第一,假定初始的核子N和超子Λ是静止的;第二,中间态的能量采取了平均值。得到的结果定性地与实验特点相符合。     

日俄美欧科学家相继发现五夸克新粒子态

 从60年代起,粒子分类一直采用夸克模型。自然界存在六种夸克:它们是上夸克(up,简写为u),下夸克(down,简写为d),粲夸克(charm,简写为c),奇异夸克(strange,简写为s),顶夸克(top,简写为t)和底夸克(bottom,简写为b)。夸克模型认为,介子是由夸克和反夸克组成的,而重子是由三个夸克组成的。介子和重子统称为强子。由胶子传播强相互作用。量子色动力学(QuantumChromodynamics,简写为QCD)描写强相互作用。     

强子软碰中多重产生反应的Monte-Carlo程序介绍

本文介绍一个能统一计算介子-介子、介子-强子、强子-强子、电子-正电子等多重产生反应的Monte Carlo模拟程序。本程序以二元部分子模型为背景在能量20-200GeV段对上述多重反应进行过实际检验,但很容易改造而适用于其他模型;亦可用来单独研究衰变反应。     

强子化过程的手征奇异性质

基于Nambu-Jona-Lasinio(NJL)模型讨论了有限温度､有限密度下的强子化过程,考虑夸克-反夸克对转换成两个介子的情形,其微分散射截面作为质心系能量s,温度T和化学势的函数被计算到1/N_c展开的第一阶.着重考察有限密度情形手征对称性对强子化过程的影响.