QDCSM和Pentaquark的模型研究

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量子色动力学(QCD)现在被公认为是研究强相互作用的基础理论,根据QCD的渐进自由特性,在高能区,强相互作用体系借助于微扰论是可以计算的,对于中低能强相互作用系统,由于微扰论不再适用,再加上QCD的复杂性,很难直接利用QCD理论来解具体问题,如强子相互作用和多夸克系统。现在,包括将来一段时期内,人们不得不借助于各种在量子色动力学指导下的夸克模型来研究强相互作用系统。目前,主要的夸克模型有:口袋模型,孤立子模型和势模型等。研究强相互作用和多夸克系统最方便和应用最多的是势模型。根据选用的等效自由度,势模型主要有如下几种形式:单胶子交换模型(OneGluonExchangeModel),介子交换模型(MesonExchangeModel)和两者的混杂形式——‘杂化’模型(hybridModel)。用这些模型都能较成功地描述了强子的性质及强子相互作用。由于模型都带有参数,可以通过调节参数来符合实验数据,因此,现有的实验数据,很难对现有的模型的有效性作出明确的判断。为了试图去解决这个问题,一方面,需要寻找对模型敏感的场合;另一方面,理论模型应进行尽可能多的定量计算,去符合现有实验数据和预言新的实验结果。多夸克系统可能是一个很好的场合,各种模型在某些多夸克态上给出了不同的结果。研究多夸克系统,也可以使我们获得更多的关于低能QCD的信息。 本工作就是利用夸克退定域色屏模型(QDCSM)研究最近实验上“发现”的五夸克态:Θ+。QDCSM是20世纪90年代在传统势模型的基础上发展起来的一个简单而有效的模型,它对原来的轨道波函数和囚禁势作了修正,扩大了模型空间并考虑了夸克间的相互作用与夸克所处的状态有关。这个模型参数较少,所以具有很强的预言能力。将QDCSM应用于重子相互作用(NN,N,N∑等)研究,得到了与实验一致的结果。用于双重子态的研究,得到了一些有意义的结果。 Θ+是2003年LEPS实验组在γn→K+K-n反应中发现的一个奇特强子态。其重子数为1,奇异数为+1,自旋和同位旋分别为1/2和0,质量约为1540MeV,可以衰变为核子和K介子,衰变宽度小于25MeV。根据量子数,其最小夸克组成为uudd-s。这一发现还得到其它几个实验组的证实,但也有一些实验组宣称他们没有发现Θ+的信号。理论上,各种模型,包括格点QCD都对此五夸克态作了研究,提出了各种空间构型和颜色结构,得到了相差甚大的结果。本文就是在QDCSM模型框架下,采用绝热近似,运用由重子性质和氘核确定的模型参数,计算了具有各种空间构型和颜色结构的五夸克态的质量。对于KN组态,我们得到的Θ+的质量约为1615MeV,多道耦合计算结果与之完全一致;对于Jaffe-Wilczek的Diquark结构和Kaliner-Lipkin的Diquark-triquark结构的Θ+质量分别为1780MeV和1653MeV;Diamond结构的Θ+质量较低,单道结果为1594MeV,多道耦合计算结果为1523MeV;NKπ结构的Θ+等效势为-90MeV,系统更为可靠的质量计算须借助于动力学计算。和实验值相比,金刚石结构的能量最接近,其他结构的五夸克态能量普遍偏高。为了比较,我们也给出了Θ+各种组态在传统势模型中的计算结果,无论那种结构都比实验值高了许多。Θ+是否存在?其量子数(自旋,宇称)为多少?需要更多、更精确的实验。另一方面多夸克系统具有比重子和介子更为丰富的颜色结构,这些颜色结构是如何相互作用,至今还不得而知,这是一个值得进一步研究的问题。
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