通过基矢光前量子化方法研究介子结构

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基矢光前量子化(BLFQ)是建立在光前哈密顿量框架上的一种非微扰求束缚态问题的方法。本论文将BLFQ方法应用到轻介子、含单奇异夸克介子和奇异夸克偶素介子中,以研究它们的能谱以及结构。我们通过求解哈密顿量本征方程获得介子系统的光前波函数,其中考虑介子在Fock空间展开至|q(?)i+|q(?)gi,而哈密顿量包含了部分子的动能、有效的三维禁闭势、以及量子色动力学(QCD)中的夸克胶子矢量顶点相互作用和瞬时胶子交换相互作用,模型里的所有参数在匹配轻介子能谱时确定。所得光前波函数能够很好地描述π介子的衰变常数、电磁形状因子、跃迁形状因子以及部分子分布振幅。π介子中价夸克的部分子分布,在QCD演化后与从实验数据抽取出的部分子分布相符,我们进一步获得π介子与原子核碰撞的双轻子产生微分截面和J/产生微分截面,结果与多个实验相符。我们也展示了π介子的广义部分子分布以及横向动量依赖的部分子分布。此外,我们还研究了含单奇异夸克介子和奇异夸克偶数介子的能谱以及结构。我们假设含单奇异夸克介子和奇异夸克偶数介子系统与轻介子系统共用一套模型参数,只是参数中的奇异夸克质量取不同值。通过拟合(1020)和(1680)以及3(1850)的能谱确定模型中奇异夸克的质量后,我们能够同时很好地描述奇异夸克偶数介子包括(1020)、f0(1370)、f2(1525)、(1680)和3(1850)在内的能谱以及含单奇异夸克介子包括K*、K1(1400)、K*(1410)、K*2(1430)和K±(1460)在内的能谱。依据所得光前波函数,我们计算了含单奇异夸克介子和奇异夸克偶数介子系统的衰变常数、电磁形状因子、部分子分布振幅以及部分子分布。介子的衰变常数预测值只比实验值少23%。而K介子的衰变常数预测值是166.9 Me V只比实验值155.6(4)Me V大7%左右。并且K介子的电磁形状因子能够较好地描述欧洲核子中心SPS和费米实验室的实验结果,其部分子分布函数也能够比较接近地描述NA3实验的结果。我们进一步预测了未来几年COMPASS++/AMBER合作组将要测量的K介子与原子核碰撞的双轻子产生微分截面和J/产生微分截面。最后,我们也展示了介子和K介子的广义部分子分布以及横向动量依赖的部分子分布。
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