高能质子-质子碰撞中奇特强子Pc(4312)、Pc(4440)和Pc(4457)的模拟研究

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自夸克模型提出直至标准模型的完善,物理学家们在认识微观粒子结构和特性上迈出了巨大一步,将夸克作为组成物质的基本单元。重子由三个组分夸克(qqq)组成,介子由一对正反夸克对(qq)组成。此外,夸克模型还预言存在除传统强子结构以外的奇特态粒子的存在。近年来,实验上陆续发现了一系列奇特态结构的粒子,引发了人们的广泛关注,这些奇特态粒子的研究成为了粒子物理的前沿热点课题。从理论上解释这些奇特态的结构和性质并预测新的奇特态,对进一步了解强相互作用的物理机理有重要科学意义。本文通过PACIAE+DCPC模型模拟了质子-质子碰撞中奇特强子Pc(4312)、Pc(4440)和Pc(4457)粒子的产生、预言它们的产额、并研究其物理特性。首先,我们介绍了奇特强子的背景以及在质子-质子碰撞实验中奇特态Pc(4312)、Pc(4440)和Pc(4457)粒子的发现;接着,介绍了部分子-强子级联模型(PACIAE)以及动力学约束相空间组合模型(DCPC)的基本原理。然后,利用PACIAE模型模拟在质心能量=7TeV和13TeV下的质子-质子碰撞过程,产生多粒子末态事件样本。我们将这些末态粒子输入到DCPC模型,通过Pc→J/ψp(p)衰变通道重建奇特强子Pc±(4312)、Pc±(4440)和Pc±(4457)。我们依据空间约束条件构建了三种不同结构的Pc粒子——五夸克态结构Pcp、类核态结构Pcn和分子态结构Pcm。研究了高能质子-质子碰撞中三种不同质量和三种不同结构的Pc粒子的产额与质量不确定度参数(?)m的依赖关系,预言了三种不同结构的奇特强子Pc±(4312)、Pc±(4440)和Pc±(4457)粒子的产额,并研究了它们的横动量分布特性和快度分布特性。研究结果表明:在质心能量为7Te V和13Te V的高能质子-质子碰撞中,三种不同质量和三种不同结构的Pc粒子的产额都在10-6~10-7数量级;三种不同结构的奇特强子Pc中,类核态结构Pcn的产额最大,五夸克态结构Pcp产额最小,即((8)>((8)>;在高能质子-质子碰撞中奇特强子Pc±(4312)、Pc±(4440)和Pc±(4457)的产生具有能量依赖性,随着质心能量的增加,其产额变大、横动量分布变宽。我们的研究结果可以为高能质子-质子碰撞实验中奇特强子Pc±4312、Pc±(4440)和Pc±(4457)的研究提供参考。
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