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强子散射是研究强相互作用的重要手段。南于涉及到非微扰特性,往往需要采用像格点量子色动力学这样非微扰的理论方法。本文简略回顾了格点量子场论以及格点量子色动力学的基本知识,介绍了格点量子色动力学中作用量的多种改进方式,讨论了不对称格点方法的优点以及具体的实现方式。另外,本文着重介绍了用于在格点上计算散射问题的Luscher有限体积方法及其在不对称体积情形的推广。
在上述理论方法的基础上,本文着重研究了D*+-D01散射。本研究的初衷在于,已有唯象方面的研究表明Z+(4430)可能是D*+和D01构成的分子态。我们期望通过基于格点量子色动力学的数值研究给出关于这一问题的更多信息。作为对本研究所采用的方法以及参数的合理性的基本检验,我们对D*+和D01的质量谱进行了细致的研究。研究结果与实验值在误差范围内很好地吻合。
本研究是在淬火近似下进行的,并采用经过多种方式改进的规范场作用量和费米子作用量。研究在不对称格点上进行,即时间与空间方向的格距不相等。相应的作用量采用在不对称格点上的版本。除不对称格点外,本研究采用不对称体积,即空间三个方向的格子数目是不相同的。这样做的好处是,在给定的体积下,能够避免可能的简并,从而得到更多的动量模式。相应的Luscher有限体积方法采用不对称体积情形的推广。本研究所采用的体积在x和y方向的边长是相等的,z方向的边长不同,这样的体积对应于D4群的对称性。本文构造了一系列具有D4群对称性的两粒子算符,并完整计算了其中一种两粒子算符所对应的散射长度和有效力程。在本研究中,细致地处理了对粲夸克质量参数的内插,手征外推,以及连续极限外推等问题。最终得到了对应于角动量为0的A1(1)道的散射长度和有效力程,其数值分别为:α0=2.53±0.47fm,r0=0.70±0.10fm。随后,本文用两种方法对是否存存在束缚态的问题进行了初步的讨论,倾向于认为在对应于角动量为0的A1(1)道不存在束缚态,两个粒子之间是比较弱的吸引势。
最后,本研究过程中积累了若干个相当重要的经验。这些经验的采用,使一重一轻的介子散射问题的计算能够节省相当可观的计算时间。