含重味的四夸克态手征夸克模型研究

论文摘要

2003年以来,实验上发现了很多被称为“XYZ”粒子的奇特强子态,引起了广泛研究。2015年,LHCb实验组报道了两个含有cc的五夸克态;2016年,费米实验室D0实验组的研究者发现新奇特态X（5568）,被认为是含u s d b四种不同味道的状态,其中c,b属于重夸克。这些发现在粒子物理学界掀起了研究、检验、预测含重味奇特态的热潮。对含有两个重夸克QQ和两个轻反夸克qq的四夸克态QQqq是否稳定,因为缺少与两个重夸克间的相互作用有关的实验依据,一直是个待解决的问题。恰好在2017年9月,LHCb实验组发布带有双粲夸克的重子三cc被发现的消息,成为这个问题得以最终解决的关键实验证据。他们在13Tcv质心能量的质子-质子对撞下,发现在∧c++K-π+π+的不变质量谱中观察到了一个重要的结构,实验组认定其是重子Ecc++,成分为ccu,质量为3621.40±0.78MeV,结果符合许多理论计算的预期。E的发现,印证了先前一些理论预言,填补了两个重夸克间的相互作用相关的实验依据的缺失。预示着对含有两个重味夸克的体系的研究有了可靠的出发点。人们的关注中心自然进一步放在了运用理论模型和计算方法来研究和预言含多个重夸克的四夸克态上,例如bbud,bcud,ccud等。在理论计算上,量子色动力学（QCD）是描述夸克-胶子二者相互作用的标准动力学理论。各种非微扰理论也在不断发展,唯象夸克模型在描述强子的性质上取得了成功,也易于向多夸克系统推广。本文的工作内容基于唯象夸克模型层面,运用手征组分夸克模型和多高斯展开等精确度较高之方法,尝试从四体系统的角度研究含多个重味的四夸克态。文章将围绕以下工作进行展开:第一部分,简介夸克模型和计算方法。传统理论认为强子分为重子和介子,而且这些普通强子的性质并不神秘,但没有任何理论规定禁止更多个夸克或反夸克组成奇异强子,例如,由两个夸克与两个反夸克组成的四夸克粒子,由四个夸克与一个反夸克组成的五夸克粒子等。对多夸克奇特态结构,观点甚繁,研究方法层出不穷,手征组分夸克模型是本文所采用的模型;使用多高斯展开、无穷小平移等计算方法可以较严格地求解出奇特态的能量,提高模型计算结果的可信度。第二部分,运用手征组分夸克模型计算相关介子谱。为了检查模型结果的参数相关性,我们选择了三组参数来计算介子的能谱。对比数值结果发现,运用该模型计算的能谱和实验值吻合得很好。第三部分,研究bcud（Jp=0+）。在手征组分夸克模型框架下,我们运用多高斯展开方法、选择三组模型参数,对此系统进行精确的四体动力学计算。在计算过程中我们同时考虑了介子-介子和双夸克-反双夸克两种结构,并考虑了这两种结构的所有可能的颜色、自旋组态及所有可能道的耦合,并同时从等效势,动力学计算以及夸克间距离的计算多方面研究四夸克态的性质。计算结果表明bcud（I=0）系统可能存在两个束缚态,一个是紧致的四夸克态,能量约为6922～7020 McV,另一个是分子态,能量约为7100～7150MeV。且三组参数的定性结果是一致的,说明bcudJp=0+态不依赖于参数选择——是很好的四夸克态候选者,值得进一步研究。随着更多奇特强子体系的发现,人们对多夸克态将有更多的了解,进一步增进科学界对强相互作用的理解。组分夸克模型,在解释强子谱和强子-强子相互作用等方面取得了成功,但在多夸克态研究上仍存在一些不足。希望通过本文涉及工作,促进对模型和理论的理解,促使对夸克模型进行进一步改进,作出更多新强子态的预测。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 第二章 组分夸克模型与参数
•   2.1 Naive模型
•   2.2 Glashow-Isgur模型
•   2.3 手征组分夸克模型
•     2.3.1 对Glashow-Isgur模型的发展
•     2.3.2 模型哈密顿量
•     2.3.3 模型参数
• 第三章 多高斯展开方法
•   3.1 多高斯展开法（GEM）
•     3.1.1 多高斯展开对两体系统的检验
•     3.1.2 四体系统的多高斯展开计算
•   3.2 无穷小平移法
• 第四章 相关介子谱的计算
•   4.1 研究意义
•   4.2 介子波函数
•   4.3 参数及模型计算
•   4.4 计算结果及讨论
• 第五章 四体系统模型结构和矩阵元推导
•   5.1 研究意义
•   5.2 Meson-meson结构
•   5.3 Diquark-antidiquark结构
•   5.4 四体矩阵元的计算
•     5.4.1 雅克比坐标转换的处理
•     5.4.2 无穷小平移方法计算四体矩阵元
•   5.5 贡献、均方根距离和等效势
• 第六章 对含重味的四夸克态bcud的研究
•   6.1 Meson-meson结构
•   6.2 Diquark-antiquark结构
•   6.3 计算结果及分析
•     6.3.1 Meson-mcson结构结果及分析
•     6.3.2 Diquark-antiquark结构结果及分析
•     6.3.3 综合分析
• 第七章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 陆伟昌

导师: 平加伦

关键词: 四夸克体系,重夸克,组分夸克模型,多高斯展开法,等效势

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.2019.001016

总页数: 72

文件大小: 3594K

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