色流管模型研究四夸克态

论文摘要

自从Bell实验组在2003年第一次发现X（3872）以来,BaBar,Belle,BESⅢ,CDF,D0,LHCb等实验组又发现了很多其它的奇特态,即所谓的“XYZ”奇特态。在传统的夸克模型中,介子由夸克和反夸克组成,重子由三个夸克组成。而这些“XYZ”却很难用传统的夸克模型解释。如何在夸克模型中解释这些奇特态是我们的重要工作,这个工作不仅能帮我们改进夸克模型,也能帮助我们更好的理解量子色动力学（QCD）理论。量子色动力学已经被物理学界接受为解释强相互作用的基础理论,不过众所周知由于其在低能区的非微扰性和复杂性,直接用其来研究属于低能领域的多夸克态会遇到不小的困难。QCD求和规则对强子态基态和低激发态处理的较好,但是精度有限而且无法用来研究高激发态问题。近年来,格点QCD取得了一定的发展,不过受限于当前计算机的计算水平和问题的复杂性,在研究强子间相互作用和多夸克系统时有一定的局限性。唯象的夸克模型提供了另外一种研究多夸克体系的方法,最方便而且应用最广的便是组分夸克模型,本文所应用的色流管模型便是组分夸克模型之一。由两个重味夸克和两个轻味反夸克组成的四夸克态已经引起了人们极大的注意,QQqq形式的四夸克态是稳定的还是不稳定,直接衰变成为两个Qq介子?这个问题由来已久,不过因为关于两个重夸克相互作用的强度的直接实验数据不足,这个问题一直没有定论。2017年CERN的LHCb实验组发现的双粲重子Ξcc（夸克组成ccu,能量3621.40±0.87MeV）终于使得这个问题能有了解决的可能。随即不久,Karliner和Rosner发文声称存在稳定的bb（?）四夸克态,Eichten和Quigg也发文称存在稳定的重味四夸克态QiQjqkql。QCD格点计算表明,多夸克系统存在一种类流管的结构,夸克间的相互作用包含多体相互作用,色囚禁相互作用可以用连接夸克的流管长度之和表示,在此基础我们组构建了色流管模型。同时模型的数值计算表明采用流管长度平方和的形式可以极大简化计算并且带来的误差可以忽略不计。本文的工作即是针对重味四夸克态进行研究,采用的模型就是色流管模型,数值计算方法采用少体问题研究中的高精度方法:多高斯展开方法。我们主要针对bcud、bb（?）、ccud这三个含重味四夸克态进行研究,由于我们主要是寻找可能的束缚态和能量较低的共振态,所以量子数限制为Jp=0+。在计算中,考虑到模型的特点,我们从diquark-antidiquark结构出发来研究四夸克态,计算中考虑了所有可能的颜色结构、自旋结构及其混合。我们通过计算系统的等效势、夸克间的均方根距离和系统哈密顿量中各项的贡献来讨论四夸克态的形成机制和结构。计算结果表明,对于I=1的bb（?）、ccud和bcud系统,不存在束缚态,可能存在颜色结构导致的共振态,共振能量分别为11170-MeV、4158 MeV和7490 MeV。而对于I=0的bcud系统,存在束缚态,能量为7090 MeV。均方根距离的计算表明这样的束缚态是一个紧致的四夸克态。系统哈密顿量中各项的贡献的计算表明束缚态的形成原因主要是π介子交换引起的,具有多体相互作用性质的颜色囚禁也有助于束缚态的形成。目前的计算仍然是初步的,没有考虑模型参数变化所引起的误差,这是下一步的工作。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 第二章 组份夸克模型
•   2.1 色流管模型
•   2.2 Glashow-Isgur模型
•   2.3 手征组份夸克模型
•   2.4 夸克蜕定域色屏蔽模型
• 第三章 多高斯展开方法（GEM）和无穷小平移方法
•   3.1 两体系统的多高斯展开计算
•   3.2 四体系统的多高斯展开计算
•   3.3 无穷小平移法
•     3.3.1 无穷小平移法计算四体矩阵元
• 第四章 四夸克体系的研究
•   4.1 总波函数的结构
•   4.2 波函数的求解
•     4.2.1 雅克比坐标转换的处理
• 第五章 色流管夸克模型对四夸克态的研究
•   5.1 模型参数
•   5.2 bc（?）的波函数
•     5.2.1 轨道部分
•     5.2.2 自旋部分
•     5.2.3 颜色部分
•     5.2.4 味道部分
•   5.3 数值结果与讨论
•   5.4 结果总结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 陈萧

导师: 平加伦

关键词: 色流管模型,组分夸克模型,四夸克态,多高斯展开

来源: 南京师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 南京师范大学

分类号: O572.33

DOI: 10.27245/d.cnki.gnjsu.2019.000961

总页数: 57

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