用手征幺正法研究ρ3(1990),Z(3930)和X(4160)

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近年来随着大型对撞机上许多新的粒子物理实验的开展,人们对一些新发现的粒子需要在理论上给出更深入的探讨,因而对强子结构和能谱的研究是当前强子物理领域的一个研究热点。对于强相互作用在高能(短程)区已经有了比较好的研究,但在中低能区域,由于QCD的非微扰特性,我们不得不采取一些有效模型来研究。例如介子-介子、介子-重子、重子-重子的强相互作用,我们可以采用手征幺正法来研究,该方法能对强子共振态的质量、宽度以及衰变性质给出一些很好的理论预言,因而对实验上一些强子态可以给出相应的理论上的描述。  本文主要是在手征幺正方法的理论框架下,利用隐局域规范拉氏量研究含有矢量介子的强相互作用,首先我们从两体的矢量介子-矢量介子散射出发,并运用固定中心近似法研究了自旋J=3的ρK*(K)*三体散射,动力学产生了一个共振态,并分析了三体散射中各种因素对最终生成的共振态的质量和宽度的影响。其次我们还研究了Z(3930)和X(4160)作为介子-介子分子态到一些衰变道的衰变性质。  简要地说用固定中心近似法研究三体系统,是指我们把一个三体散射系统看成是一个两体事先形成一个集团,然后第三个粒子再和这个两体集团中每个组分散射,这样我们就可以通过两体散射振幅,然后用Faddeev方程计算出三体散射的最终的散射振幅,通过把复杂的三体散射简化为两体方程来求解。具体到本文我们研究的ρK*(K)*系统来说,由于K*(K)*散射事先可以形成一个束缚的两体集团f2(1525),它是一个IG(JPG)=0+(2++)的张量介子共振态,然后矢量介子ρ再和f2(1525)散射,最终形成一个量子数为IG(JPC)=1+(3--)的共振态,在我们的计算当中发现我们必须在整个计算过程中考虑进矢量介子的宽度,以及两体集团共振态(也即f2(1525))的宽度,这些因素对最终形成的三体共振态都会有影响,最后我们得到这个自旋为J=3的动力学产生态和实验上发现的ρ3(1990)的质量和宽度都很接近,量子数也完全符合,因而我们认为ρ3(1990)很可能是一个由三矢量介子ρK*(K)*相互作用束缚而形成的一个分子态。  其中我们在计算的过程中矢量介子-矢量介子两体散射主要是参照了L.S.Geng等人相关的工作,即在计算最低阶的散射核时主要考虑了四矢量介子直接相互作用、t(μ)道矢量介子交换贡献和盒图的贡献,在处理圈积分的发散的时候我们采取了维数正规化方法,引入的重整化常数——减除常数α(μ)是计算中的自由参数。我们在计算中采用了与L.S.Geng等人在研究相关扇区完全相同的参数,即取重整化能标μ=1000 MeV、减除常数为α(μ)=-1.85。  接下来我们还对Z(3930)和X(4160)的可能结构进行了一些研究。自从Z(3930)和X(4160)在实验上被发现以来,关于它们的结构特性已有很多研究和解释,E.Oset等人将手征幺正方法研究扩展到味道SU(4)对称性的矢量介子-矢量介子相互作用,进而研究了包含D*(D)*以及Ds*(D)s*道的矢量介子-矢量介子散射,动力学产生了几个共振态,其中Z(3930)和X(4160)被认为是D*(D)*以及Ds*(D)s*分子态。我们基于E.Oset等人的研究基础,对Z(3930)和X(4160)衰变到两个矢量介子末态的衰变过程进行了研究。我们主要的图像是认为实验上γγ碰撞或者是正负电子(e+e-)碰撞产生一对D*(D)*或者是Ds*(D)s*,然后D*(D)*或者是Ds*(D)s*通过强相互作用形成共振态Z(3930)和X(4160),最后Z(3930)和X(4160)再衰变到矢量介子-矢量介子末态,我们可以计算出相应过程的衰变分支比的数值,进而对相应实验过程给出一些理论上的预言。
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