有限奇异系统的手征强子模型研究

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有限奇异系统指包含奇异性粒子的原子核系统(简称超核),广义上来说,除了包含奇异量子数S=-1的超核(如Λ0)外,还包括一些重味超核、多奇异数超核。奇异自由度的增加为强相互作用的研究提供了一个新的方向。这个领域近年来不断发展,深化了人们对物质结构和强相互作用的认识,随着核探测技术水平的发展以及加速器功能的增强,越来越多的超子和超核为人们所发现。超子与核子不同,它带有奇异量子数,成为新的自由度,能够深入到原子核内部,作为一个探针,为探测核子-核子、核子-超子以及超子-超子之间的相互作用力提供了一个新的途径。对超核乃至重味超核的结构和性质的研究对了解强相互作用力和推动实验技术发展具有重要的意义,因此引起了原子核物理和强子物理等领域的极大关注。然而,关于超核性质对超子间相互作用强度的依赖性、超核中掺入的超子成分是否存在极限等问题仍然是公开的问题。本论文利用有效手征强子模型对这些问题予以探讨。 本论文将手征强子模型(一个具有较好QCD基础的、能够反映其手征对称性及破缺、标度破缺不变性等特征的有效强子模型)推广到包含奇异夸克成分的标量介子f0(980)和奇异夸克成分的矢量介子φ(1020),具体研究了质子晕核、单Λ超核、多Λ超核、有限多奇异系统的结构和性质,并系统地考察了Λ-Λ相互作用势强度对多Λ超核性质的影响以及超核中超子的掺入度的极限等问题。 关于质子晕核的研究,本论文利用手征强子模型对丰质子核26P、27S的物质密度分布、半径、结合能和单粒子能级等进行了具体计算。通过分析比较说明,26P和27S的最外层粒子组分2s1/2上可能存在单质子晕、双质子晕。 对于单Λ超核,本论文具体计算了16ΛO、40ΛCa、208ΛPb等超核的每重子结合能、半径、能级劈裂、标量势、矢量势等,计算结果与实验数据符合得很好。对于多Λ有限核系统,本论文在传统的强Λ-Λ相互作用势和新近得到的弱Λ-Λ相互作用势两种情况下,计算了一些双Λ超核的双Λ结合能BΛΛ、ΛΛ相互作用能△BΛΛ,以及一些多Λ超核的每重子结合能、半径、各重子能谱,结果表明,强弱Λ-Λ相互作用下对重核的计算结果有较大的差异,在弱Λ-Λ相互作用势下,重核达到更稳定状态时所需加入的Λ超子的数量比强Λ-Λ相互作用势下的少,相应得到的单粒子能级更浅,对于较轻的核来说,这个差别不明显。同时,本论文还将单超核推广到Λ+c、Λ6()和()c超核中,计算了各超核的每重子结合能、半径、超子密度分布、相对有效质量分布,对不同超子掺入原子核的不同影响给出了分析比较,分析结果表明,库仑作用力在超核中占有很重要的地位,超子的质量对自旋-轨道分裂、超子密度分布、有效质量都有比较明显的影响。 关于有限多奇异系统,对包含{p,n,Λ,()0()-}的有限奇异系统的各重子能谱、相对有效质量、矢量密度分布、结合能对质量数、奇异含量成分、电荷成分的关系进行了具体计算,结果表明,在对有限核进行多种超子掺杂的时候能够存在一个更稳定的状态,单粒子能级变得更深。通过对208+nnYPb的计算,文中还发现,该多奇异有限系统存在更稳定状态时结合能约为-16.9MeV左右,相应的奇异成分含量约为fs≈0.95、电荷含量约为fq≈-0.02。
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