双光子到标量介子对γγ→SS的散射过程研究

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高能双光子碰撞到末态介子对过程是研究量子色动力学(QCD)非微扰论问题的重要手段之一。从二十世纪中期以来,大量实验物理学家对双光子到强子末态过程开展了研究,积累了可靠而详实的实验数据,为理论物理学家在各种QCD非微扰论模型下,进一步研究双光子遍举过程提供了可能和可靠的实验对照。李湘楠等人提出的基于kT因子化定理下的pQCD方案在大动量转移下的双光子遍举过程中得到了较好的应用。本文在此理论框架下,将我们所研究的γγ→SS过程的散射振幅因子化为可微扰计算的硬散射振幅TH和非微扰的强子波函数Ψ(x,b)的卷积形式,其中TH部分为夸克层次的子过程γγ→q(?)+q(?)的硬散射跃迁振幅,而Ψ(x,b)则为末态正反夸克对在强相互作用下形成的标量介子束缚态,由各种非微扰模型给出。对于可微扰计算的跃迁振幅TH,本文将末态标量介子twist-3分布振幅的贡献考虑进来,与twist-2分布振幅一起作为主要的非微扰输入参量;同时对于非微扰标量介子波函数Ψ(x,b)部分,我们假设标量介子主要的成分为夸克-反夸克q(?)两夸克束缚态。为了解决在散射振幅计算中由于高twist修正带来的端点发散问题,我们利用阈值重求和以及标量介子波函数的BHL模型框架下引入的指数因子来有效地压低端点发散问题,保证微扰QCD的收敛性,增大理论预测结果的合理性。在强子波函数Ψ(x,b)取不同谐振子参量β值和散射角取|cosθ|<0.6的范围下,通过理论推导与数值分析,我们得到了γγ→)f0(600)f0(600),γγ→a0(980)a0(980),γγ→f0(980)f0(980),γγ → K0*(800)K0*(800)等遍举过程散射截面与双光子质心对撞能W之间的依赖关系,我们发现:(1)对于末态中性全同标量介子,当光子质心系对撞能量大约在1GeV-3GeV范围时,twist-3分布振幅所提供的贡献成为影响结果的主导因素,但当质心系碰撞能量超过3.5GeV-4GeV后,twist-3分布振幅的贡献减弱,几乎可以忽略;(2)twist-2分布振幅的贡献随着光子质心对撞能的增大整体呈现先增后减的趋势,当光子质心碰撞能W达到一定值后,其twist-2贡献达到一个峰值,这与散射截面中相空间因子的形式有关,计算的结果与理论推导也相符合一致;(3)不管是twist-2的贡献,还是twist-3分布振幅的贡献,在一定光子质心系对撞能下,随着谐振子参量β值的增大,散射截面的值都在减小;当光子质心系能W较大时,参量β的影响逐渐减小。在此计算过程中,我们将f0(600),a0(980),f0(980),K0*(800)视为基态,此理论结果期待有更多的实验数据加以验证。
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