类粲夸克偶素奇特态的研究

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最近十几年以来,世界上各大高能物理与核物理实验组陆续地发现了许多奇特的强子态,例如(3(3872)、(5c(3900)以及(3(5568)等等。由于实验上发现的这些奇特态的性质无法用常规的强子(介子和重子)进行解释,很多研究者们开始用各种方法和模型对实验上发现的这些奇特态展开研究。理论上,量子色动力学(QCD)是描述强相互作用的理论基础。强相互作用的复杂性使得QCD在不同能标范围的问题处理起来的方法有所不同。高能标区域由于强耦合系数非常小,对应的问题可以通过微扰论的方法解决。然而低能强子问题属于量子色动力学(QCD)的低能非微扰领域,无法用微扰QCD的方法去解决。格点QCD、Dyson-Schwinger方程和QCD求和规则等非微扰方法在处理基态强子问题时取得了不错的结果,但面对强子激发态和多夸克问题时效果不佳。含有量子色动力学主要性质的组分夸克模型自从建立以来就一直是研究低能强子问题的一个重要的非微扰方法。到目前为止,组分夸克模型不仅在描述介子、重子问题时取得了成功,同时在解决多夸克以及强子-强子相互作用等问题时也显示出了自身的优势。本课题首先在手征组分夸克模型的基础上完成了对介子谱的拟合工作,拟合得到的结果与实验上测量的数据吻合地很好,在完成对手征组分夸克模型有效性检验的同时得到了一组模型参数,为接下来使用该模型研究四夸克系统奠定了基础。然后,在构造四夸克系统波函数的过程中,我们将轨道部分的波函数用多高斯方法展开,并运用群论的知识构造出了其他自由度的波函数。最后,为了能够解释LHCb实验组在2016年研究+→/+衰变过程中发现的几个类粲夸克偶素奇特态,我们在手征组分夸克模型的基础上研究了(8ˉ(8ˉ四夸克态。我们发现PC=1++的基态能量结果中存在好几个能量在4300 Me V左右的态,这些态可以用来解释(3(4274)。然而由于(3(4140)能量太低,我们的结果显示它无法用(8ˉ(8ˉ四夸克态来进行解释。在计算PC=0++S波能量的过程中,我们发现了一个能量为4719.4 Me V的2S激发态与实验上的(3(4700)非常吻合,除此以外还有几个能量在4650 Me V左右的2S态与(3(4700)差距不大,因此(3(4700)可以被解释为(8ˉ(8ˉ四夸克态的一个2S径向激发态。值得一提的是,我们还发现PC=0++的基态能量结果中有好几个值与Belle实验组在2011年研究→/过程中发现的(3(4350)非常接近,如果(3(4350)的量子数被被能够确定为PC=0++的话,我们相信(3(4350)也可以看作是(8ˉ(8ˉ四夸克态的一个基态。至于(3(4500)这个态,我们的计算中还没有与之相匹配的结果,暂时还无法用(8ˉ(8ˉ四夸克态来描述。目前,除了LHCb实验组以外,还有很多其他的实验组也发现了类粲偶素奇特态的存在。对于这些含有(8ˉ(8成分的奇特态,人们至今尚未对它们的内部结构给出统一的解释。因此,类粲偶素奇特态这一领域仍然有很高的研究价值。与此同时,组分夸克模型这一非微扰的唯像理论模型在研究单个结构的系统时体现了不错的效果,但是面对一些结构更复杂的系统,比如介子-四夸克混合态、夸克-胶子混杂态等等,目前的模型还不能很好的处理这些问题。所以,现有的理论模型与方法还是需要不断的发展与改进才能够对实验中发现的各种奇特强子态进行更深入的研究。
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