共振态衰变对碎裂函数的影响

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对高能反应过程中强子化机制的研究一直是高能物理研究的一个重要且具有挑战性的课题。由于量子色动力学(Quantum ChromoDynamics)无法解决强子化问题,至今人们仍然主要利用与实验相结合的唯象方法,通过研究一些对强子化机制敏感的可观测量来探索部分子的强子化机制。唯象学上通常引入碎裂函数的概念来描述初始的部分子q碎裂之后形成带有动量分数z的强子h的数密度。目前被广泛接受的强子化机制有三大类:部分子碎裂机制、统计强子化机制和夸克组合机制。碎裂图像下比较流行的碎裂模型有两种:一种是色弦碎裂,另一种是集团碎裂。色弦碎裂是上个世纪七十年代由Artru和Mennessier提出的,而且LUND大学根据色弦碎裂建立发展出非常流行的Lund模型;集团碎裂是上个世纪八十年代Webber提出的。共振态粒子是寿命极短的具有确定量子数例如自旋、同位旋、奇异数和粲数的粒子,其寿命一般是10-20s~10-24 s,并且可以通过强相互作用衰变。多粒子产生过程是极其复杂的过程,最终探测到的末态粒子一部分可能是由中间产生的共振态粒子衰变而来,例如实验上观测到的Λ超子可能有一部分来自Σ(1385)的衰变。共振态粒子的衰变势必会对碎裂函数产生较大的影响,因此在研究碎裂函数时,我们要考虑来自母粒子衰变的贡献。  本文首先计算末态粒子非极化情况下共振态粒子衰变对碎裂函数的影响。给出一套计算衰变对碎裂函数贡献的方法,通过给出确定输入如相应的碎裂函数和质心系能量,我们便可算出具体的衰变贡献。例如本文计算了更重介子衰变对u夸克碎裂到π+介子的碎裂函数Dπ+u(z)的贡献。分析母粒子自旋分别为0,1/2和1三种情况下末态粒子在实验系下的分布函数fH→h(z,z),方法是先给出两体衰变下在母粒子静止坐标系内末态粒子的角分布,做简单的洛伦兹变换得到末态粒子在实验系下的分布函数,这里假设母粒子是纵向极化。利用味道-自旋SU(6)对称性以及兀十介子碎裂函数,分别给出其他更重介子如K+,ρ0,ρ+,ω和ψ等的碎裂函数。计算更重介子衰变对碎裂函数Dπ+u(z)的贡献。也就是计算相应的卷积分,本文计算了每种介子的衰变贡献Cπ+u,h,并对它们进行比较,发现ρ+衰变对碎裂函数的贡献最大,而且矢量介子的贡献占主导部分。然后我们计算末态粒子极化情况下共振态粒子衰变对碎裂函数的影响。本文同样给出了一套考虑末态粒子极化时衰变对碎裂函数贡献的方法,计算了末态粒子极化情况下在实验系内的分布函数,通过给出确定输入如相应的碎裂函数和质心系能量,我们便可算出具体的衰变贡献。例如本文计算了更重超子衰变对u夸克碎裂到Λ超子的碎裂函数DΛu(z)的贡献。分析考虑末态粒子极化时,任意极化方向的分布函数△fH→h(z,z,θs),并给出末态粒子纵向极化和横向极化这两种特殊情况的分布函数。方法和非极化时相同,我们首先给出两体衰变下母粒子静止坐标中末态粒子的角分布,然后做简单的洛伦兹变换得到实验系下的末态粒子分布函数,这里仍然假设共振态粒子是纵向极化。我们使用S.Albino,B.A Kniehl和G.Kramer(AKK)组关于u碎裂到Λ超子的碎裂函数的参数化形式作为输入,利用味道-自旋SU(6)对称性,得到如Σ0,Σ*,Ξ0,Ξ-和三*等更重超子的碎裂函数。计算一些更重超子衰变对碎裂函数DΛu(z)的贡献,即计算相应的卷积分。本文给出末态Λ超子纵向极化和横向极化下不同超子的衰变贡献△CΛu,h(z),并对它们进行比较,发现∑0衰变对碎裂函数的贡献最大,而且每种超子的衰变贡献都很小。
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