含重夸克的介子-介子分子态的动力学研究

论文摘要

近年来,随着高能物理实验的飞速发展,实验上观测到了很多新的强子态,特别是在含有重味介子的实验研究方面取得了重要进展,先后发现了很多重味介子态,例如,Ds（2317）、Ds（2457）、X（3872）、X（3915）、Y（3940）、Z（3939）、Y（4260）以及Z±（4430）等,其中有些共振态已得到了不同实验组的证实并被收进了粒子数据表中。这些态与传统强子的夸克模型理论的预期不一致,而且它们常常与传统强子态有较强的耦合,其结构正在热烈的争论之中。理论与实验观测的偏离的确警告我们对介子的夸克—反夸克和重子的三夸克的简单处理,更复杂的机制可能在起作用,如对X（3872）就有正反夸克态（cc）,四夸克态,D0-（?）分子态或(?0D0-（?）分子的耦合态等各种解释。理论与实验的偏离也催生了,基于不同QCD理论方法和夸克模型,研究强子-强子分子态,多夸克态,甚至奇特强子态存在的可能性,并对新强子态进行了辨认,但各种理论方法在辨认原有理论模型不能解释的强子共振态时各有其见解,距真正认识这些强子态还有相当的距离。本文在势模型框架下对重味介子-介子分子态进行了动力学研究。通常认为重味介子与介子之间通过交换π和σ。相互作用,对包括短程的夸克交换引起的势（OGEP）对束缚所起作用一直没有考察。我们对Do-（?）体系的计算,包括了三个部分相互作用：短程部分的夸克交换引起的势能（OGEP）、中程的单σ交换势能（OSEP）和长程的单π交换势能（OPEP）。通过求解薛定谔方程,我们计算了多种势能对应下的束缚能,根据比较发现,在考虑了短程、中程和长程三部分相互作用之后,计算得到的束缚能对势参数的敏感性相对要小很多,而且在合理的参数范围内,计算得到了D0和（?）系统的束缚能为-0.11MeV。由此,X（3872）粒子极有可能就是由D0和（?）介子组成的分子态。此外,我们也讨论了B-（?）系统形成束缚态的情况。由于B-（?）系统比D0-（?）系统的约化质量更大,我们计算得到的束缚能更大,也就意味着更容易形成束缚态,并期待该分子态能在LHCb这一实验平台上发现。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 强子物理研究的简要回顾
• 1.2 重味介子的实验观测
• 1.3 理论研究现状
• 1.3.1 粲偶素
• 1.3.2 混杂态
• 1.3.3 四夸克态
• 1.3.4 分子态
• 1.4 论文的主要内容和安排
• 第二章 介子-介子间的相互作用理论
• 2.1 单胶子交换模型（OGEP）
• 2.1.1 矩阵元的符号及味因子
• 2.1.2 色因子
• 2.1.3 自旋因子
• 2.1.4 空间部分
• 2.2 单π交换模型（OPEP）
• 2.3 单σ交换模型（OSEP）
• 第三章 计算结果及讨论
• 3.1 参数的选取
• 3.1.1 OGEP中参数选取及结果
• 3.1.2 OPEP中参数选取及结果
• 3.1.3 OSEP中参数选取及结果
• 3.2 总的相互作用势
• 3.3 计算结果及讨论
• 第四章 结束语
• 附录A 常用符号和约定
• 附录B 常用计算公式
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的工作情况