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核子,作为最轻的重子,其结构的研究一直以来都是是强子物理学的一个重要研究课题。同时核子结构的研究也是研究所有强相互作用物质结构的基础。核子是由夸克、胶子组成的复杂的强相互作用系统,由强相互作用的基本理论-量子色动力学(QCD)描述。由于QCD的禁闭性质,微扰QCD只适用于高能量标度。要研究低能标度下强子的性质,必须考虑QCD的非微扰效应。但是由于非微扰效应的复杂性,完全从QCD的第一性原理研究核子结构还存在很大的困难。有一些用于研究非微扰QCD的基本方法,比如格点QCD以及QCD求和规则。唯象模型是研究低能强子结构的有效手段,基于QCD的很多唯象模型纷纷被提出,比如手征夸克模型,介子云模型等等。手征夸克模型,作为QCD的一种低能有效理论已经被强子物理学界所接受。它不但能够成功解释质子自旋危机,d-u的不对称性,而且可以预言核子内部有相当重要的奇异成分存在。本文在手征夸克模型的框架内探讨了轻味核子海的味道不对称性以及质子和中子间的同位旋对称性破缺,同时还探索了同位旋对称性破缺对NuTeV反常的影响。
本文首先在手征考克模型下讨论了轻味不对称的核子海。这部分的研究动机是所有的基于QCD的唯象模型都不能自然地预言E866/NuSea的大x时d(x)/u(x)<1的实验结果,本文利用手征夸克模型下得到的分布函数,加入了对称海的修正,分布函数随Q2的演化效应以及原子核EMC效应。算得的Drell-Yan截面比能够与E866/NuSea实验的截面比相符合,但是在大x区域得到的d(x)/u(x)仍不能与实验符合,值得注意的是E866/NuSea实验直接测量的就是截面,d(x)/ū(x)是由截面比加上一些假定得到的。这一方面也许说明E866/NuSea的处理是正确的,只是模型还有待改进,但是也有可能是E866/NuSea实验提取d(x)/ū(x)时做了过强的假定。本论文建议对大x时的d(x)/ū(x)重新进行更精确的实验测量和更合理的实验分析。
本文还利用该模型讨论了质子和中子之间的同位旋对称性破缺。假定同位旋对称性破缺是由同位旋多重态之间的质量差异引起的,同时还分析了同位旋对称性破缺效应对Gottfried求和规则破坏和NuTeV反常的影响。结果表明,在手征夸克模型下,尽管核子海的味道不对称性和质子中子之间的同位旋对称性破缺都能导致Gottfried求和规则破坏,但是主要贡献来自于核子海的味道不对称性,同位旋对称性破缺的贡献是很小的。同位旋对称性破缺效应对NuTeV反常的修正是朝着相反方向的,所以同位旋对称性破缺不能减除NuTeV反常。同时计算所得的价夸克和海夸克分布的同位旋对称性破缺与MRST对同位旋对称性破缺参数化的结果定性一致。