重夸克束缚态产生和衰变相关问题研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhouyiai1015
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QCD是描述强相互作用的基本理论。因为QCD是非Abel规范理论,因此具有渐进自由的特点,即能量标度越高(距离越小),相互作用越弱,反之则变强。此理论经历了严格的高能实验检验,但对于低能物理比如轻强子的产生湮灭以及强子的质量谱,由于耦合常数变得很大,QCD需要处理非微扰的计算,因此变得十分困难。随着粲夸克的发现,重夸克偶素逐渐成为高能物理研究的重要课题,重夸克偶素是由一对正反重夸克构成的,人们之所以对这些粒子感兴趣,是因为这一类粒子包含了多个能量标度处的物理效应,其中有些是微扰可算的,有些则是非微扰的,因此研究它们对于认识QCD的非微扰效应及检验QCD是很有帮助的,也是人们长期研究的重要前沿课题。   其中,非相对论量子色动力学(NRQCD)因子化公式在夸克物理中应用很广泛。基于这个公式,重夸克偶素的衰变率或产生截面被表达为一系列短距离系数和长距离矩阵元乘积的形式,其中短距离系数描述正反重夸克对湮灭或产生能标处的物理效应即它不依赖于长距离矩阵元,可以通过微扰论来计算,而长距离矩阵元描述一对正反重夸克演变成夸克偶素的几率,则需要通过非微扰的方法得到。   在第三章我们的工作中应用NRQCD因子化公式。在非相对论量子色动力学因子化公式内,计算C-宇称为正的底夸克偶素到一对S-波粲夸克偶素单举衰变过程的相对论修正,计算到强耦合常数的领头阶.在粲夸克偶素静止坐标系下,对一系列色单态,贡献的相对速度vc的所有阶相对论修正进行求和。我们计算的所有过程的相对论修正都是负的,并且范围介于-20%至-35%之间。在这些过程中,当过程xb2→ηc(mS)+ηc(nS)(m,n=1或2)时候,vc的下一阶相对论修正很大。对于每个过程中,所有阶相对论修正求和比下一阶相对论修正增强。还有,他人用NRQCD因子化公式计算的解析结构跟我们的结果进行对比。他人用NRQCD因子化来计算的结果比光锥因子化预言值小于一至两个数量级。   还有本论文的第四章我们计算了双粲四夸克态在B-工厂上的产生截面。这里的双重四夸克态指的是两个粲夸克和两个反轻夸克组成基态紧致四夸克,记为Tcc。四夸克态Tcc里面两个粲夸克形成一个颜色反三重态,基态双重diquark。然后两个反轻夸克在强相互作用下,在diquark周围转动并形成四夸克态。对于双重diquark,里面的两个夸克运动是非相对论的。在重夸克的极限下,双重夸克间距离很小可以看做一个类点粒子,且双重夸克diquark态具有两个粲夸克系统的量子数。类似重夸克偶素,这双重diquark里的两个重夸克之间相对速度很小(vQ<<1),所以这里有三个能量标度,m>>mv>>mv2。也就是说我们可以用NRQCD因子化方法。在B-工厂上通过一个虚光子产生四夸克态的过程我们可以以下三个部分完成。第一部分是e+e-→cc+(c)+(c)的过程,此过程是能量标度为m的硬过程,可以微扰QCD来计算。第二部分,两个粲夸克偶合成双重diquark的过程,此过程是能量标度为mv是非微扰过程,可以应用非微扰的途径的进行计算,比如,势模型,格点QCD或者实验匹配等;第三部分,双重夸克通过真空中捞取两个反轻夸克形成一个紧致双重四夸克态的过程,此过程是能标(Λ)QCD为非微扰过程,可以通过重夸克的碎裂模型来计算。在重夸克极限下,双重diquark可以一个和反重夸克一样的静态色源,这个特点使得diquark碎裂成四夸克态。将来是KEKB的super-B工厂的亮度将要提高到8×1035cm-2.s-1。另一个就是,正负电子对撞机的强子背景比强子对撞机简单得多。
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