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目前公认强相互作用的基本理论是量子色动力学(QCD)。在高能区,由于QCD的渐近自由特征,可以利用微扰论直接用QCD来研究物理现象,而在低能区,由于红外囚禁,微扰论不再适用,非微扰行为加上QCD本身的复杂性,难以用直接QCD来研究低能物理现象:如强子的性质和强子问相互作用。各种具有QCD精神的模型一直被发展来解释强子的性质和研究强子问的相互作用。组分夸克势模型是其中使用最广的模型之一,它不仅可以讨论强子基态,也可以讨论激发态,也易于推广到强子间的相互作用,如由Isgur和Karl发展的非相对论组分夸克模型就较好的给出了重子的各种性质,在模型中,被禁锢的夸克之间通过单胶子交换来发生相互作用。这个模型可以推广到重子、重子相互作用,通过适当的修改后,在解释散射实验数据和氘核的性质方面也取得了相当的成功。模型的研究使人们对QCD和物质的更深层次有了进一步的认识。
介(qq)是最简单的强作用系统,它的能量从最轻的140MeV的7π介子到10GeV的bb系统,跨越了非微扰区和微扰区,是我们研究强作用系统性质的理想场所。虽然利用各种方法对介子系统进行了大量的研究,取得了许多重要的进展,但仍然存在一些问题,如赝标介子和一些标量介子(fo(600),fo(1500)等)在模型中很难用qq系统来描述。近年来,B工厂在实验上发现了可能是四夸克态的信号,这进一步激发了人们对介子的兴趣,因为这些可能的四夸克态和两夸克态具有相同的量子数,要确定它们是四夸克态,首先要证明它们无法用两夸克态来描述。并且用于研究四夸克态的模型应该受到介子谱和介子一介子相互作用的约束。
本文采用非相对论组分夸克模型来研究了介子谱。模型是基于Isgur-Karl模型,考虑QCD在低能区存在自发对称性破缺,在夸克间引入了Goldstone玻色子(赝标介子八重态)交换。因此夸克.反夸克问的相互作用包括色禁闭项,单胶子交换项和Goldstone玻色子交换项。计算方法采用数值解薛定谔方程得到介子的质量。计算结果表明加入Gold8tone玻色子交换项的非相对论组分夸克模型能够很好地描述介子谱,包括被认为是Goldstone玻色子的赝标介子。Η和η’之间的耦合可以通过K介子交换而得到很好的考虑。理论可以给出与实验一致的混合角。标量介子(fo(600),fo(1500)等)和最近实验上发现的状态(X(3872),y(4260)等)无法在模型中用qq描述。可能需要考虑四夸克态与两夸克态的混合来描述这些状态,有关的工作在进行之中。