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摘 要：强子化过程普遍存在于各种高能反应中，属于当前仍未解决的非微扰量子色动力学问题，只能通过各种唯象模型来描述。该文根据当前流行的LUND弦碎裂模型和夸克组合模型的强子化图象，针对超级Z工厂，讨论了强子多重数、重子介子比、重子反重子关联等系列强子化效应，将上述强子化模型的理论预言结果与实验数据进行了比较分析。结果表明，未来计划建造的超级Z工厂，在实验精细检验强子化机制、探寻稀有强子产生等方面，具有非常重要的意义。
关键词：超级Z工厂 强子化模型 重子介子比 重子反重子关联
中图分类号：O572.2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）04（b）-0023-02
因强子化过程的非微扰性，强子化机制到目前仍未解决。强子化机制普遍存在于各种高能反应中，如e+e-湮灭、强子/核子-强子/核子碰撞等。在这些反应中，特别是在将来的超级Z工厂，高能e+e-湮灭是研究强子化机制的最佳场所，因为所有末态强子都是由初态通过强子化产生。高能e+e-湮灭到强子的过程一般分为4个阶段.
（1）弱电过程。即e+e-湮灭为虚光子或中间玻色子，再由它们转变为初始的正反夸克对。这一过程可由标准模型中的弱电理论严格计算。
（2）微扰过程。初始夸克对辐射出胶子，胶子进一步劈裂为次级夸克与次级胶子，并由它们继续辐射出胶子。这一过程可用微扰量子色动力学（PQCD）进行严格计算。
（3）强子化过程。这一过程中，夸克和胶子通过相互作用禁闭而形成强子。这一过程属于当前仍未解决的非微扰QCD问题，因此只能通过各种唯象模型描述。
（4）不稳定直生强子的衰变过程。这一过程可通过实验观测来研究。
该文主要研究上述第3过程，即强子化过程。主要方法是通过将各种强子化模型的结果与实验数据进行比较，来分析和讨论末态强子的特性与产生机制，超级Z工厂是研究这一过程的有利场所。
当前流行的强子化模型，如LUND弦碎裂模型（LSFM）[1]、Webber集团碎裂模型（WCFM）[2]及夸克组合模型等，在解释e+e-湮灭与质子对撞过程的相关实验数据方面相当成功。QCM最初是由Annisovich和Bjorken等人提出的[3]，它不需要引入任何附加机制，就能在统一的框架下自然地描述重子和介子的产生规律，这是其最大优点之一。特别是山东夸克组合模型（SDQCM）及其夸克产生率和组合率，获得了一系列结果[4]，证实了它可以自然地解释末态多部分子 相空间快度关联及重子介子比。
强子化模型是微扰QCD过程和实验之间的桥梁，因此有关它的研究非常重要。轻强子方面的研究在先前的工作中已被讨论，这里主要利用LSFM和SDQCM来讨论重强子，如Λc、Λb、Bu的产生。
1 超级Z工厂上的强子化效应研究
该文利用LSFM及SDQCM在超级Z工厂研究了强子化。重点研究了重重子的特性，如重子介子比、重子反重子关联等。对于LSFM，我们采用文献[4]中的参数，它与实验数据相符甚好。
首先我们研究了LSFM和SDQCM在超级Z工厂对末态强子多重数的预言。通过比较可发现，LSFM和SDQCM的预言与大多数实验数据[5]相一致。但表1中列出的一些重重子（如Ξb， Σb， Ωb）的多重数在Z0能量下仍未被测量，且上述两种模型的理论预言有较大差别。因此，在Z0能量下测量这些粒子的产生率是区别不同强子化机制的有效途径。
我们在Z0能量下研究了重重子的产生率与积分亮度间的关系。结果表明，对LEP I，LSFM 和SDQCM预言的Ξb的产生率约为103，Ωb的产生率约为数十或数百。为足够精确研究重重子的产生机制，积分亮度应增加到足够大。假设超级Z工厂积分亮度可达104pb-1，根据LSFM或QCM的预言，Ωb的产生率就可达几千甚至几万，可更精确研究重重子的特性和检验强子化模型。
在LSFM中，重子介子比可通过一些自由参数来调节，而SDQCM在统一的框架下描述重子和介子，因此重子介子比可自然地获得。表2给出了Z0能量的一些重子介子比。可以看出，LSFM与SDQCM都可解释当前的数据。
研究重子的特性，特别是相应的 味关联，有益于揭示强子化机制的本质。 味关联量定义为 ，其中是的数目，是重子（反重子）的数目。分别对应（） 的情况[6]。LSFM与SDQCM预言的 味关联量及相应的OPAL数据[6]在表3中列出。
2 结语
该文重点研究了与重强子有关的预言结果，如LSFM和SDQCM在Z0能量的重子介子比、 味关联等。结果表明，超级Z工厂未来实验在检验强子化机制，特别是探寻稀有强子，如双重重子的产生方面具有非常重要的意义。在e+e-湮灭过程中，双重重子的产生揭示了末态部分子系统一种特殊的色连接方式，其在流行的强子化模型中并未被考虑。在将来的超级Z工厂，相应的可观测物理量能以更高的统计性被测量。因此，强子化机制及其非微扰本质可在超级Z工厂进一步研究。
参考文献
[1] SJ?STRAND T. Status of fragmentation models[J]. Int J of Mod Phys A， 1998， 3： 751-804.
[2] Webber B R. A QCD model for jet fragmentation including soft gluon interference[J]. Nucl Phys B， 1984， 238： 492-528.
[3] Bjorken J D， Farrar G R. Particle ratios in energetic hadron collisions[J]. Phys Rev D， 1974， 9：1449-1453.
[4] Si Z G， Xie Q B. Studying e+e? → h′s process by event generator of quark combination model （in Chinese） [J]. High Energy Phys Nucl Phys， 1999， 23： 445-458.
[5] Particle Data Group. Review of particle physics[J]. Phys Lett B， 2008， 667：355-356.
[6] Abbiendi G， Ackerstaff K， Alexander G， et al. Precision luminosity for Z0 lineshape measurements with a silicon-tungsten calorimeter[J].Eur Phys J C， 2000， 14：373-425.
关键词：超级Z工厂 强子化模型 重子介子比 重子反重子关联
中图分类号：O572.2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）04（b）-0023-02
因强子化过程的非微扰性，强子化机制到目前仍未解决。强子化机制普遍存在于各种高能反应中，如e+e-湮灭、强子/核子-强子/核子碰撞等。在这些反应中，特别是在将来的超级Z工厂，高能e+e-湮灭是研究强子化机制的最佳场所，因为所有末态强子都是由初态通过强子化产生。高能e+e-湮灭到强子的过程一般分为4个阶段.
（1）弱电过程。即e+e-湮灭为虚光子或中间玻色子，再由它们转变为初始的正反夸克对。这一过程可由标准模型中的弱电理论严格计算。
（2）微扰过程。初始夸克对辐射出胶子，胶子进一步劈裂为次级夸克与次级胶子，并由它们继续辐射出胶子。这一过程可用微扰量子色动力学（PQCD）进行严格计算。
（3）强子化过程。这一过程中，夸克和胶子通过相互作用禁闭而形成强子。这一过程属于当前仍未解决的非微扰QCD问题，因此只能通过各种唯象模型描述。
（4）不稳定直生强子的衰变过程。这一过程可通过实验观测来研究。
该文主要研究上述第3过程，即强子化过程。主要方法是通过将各种强子化模型的结果与实验数据进行比较，来分析和讨论末态强子的特性与产生机制，超级Z工厂是研究这一过程的有利场所。
当前流行的强子化模型，如LUND弦碎裂模型（LSFM）[1]、Webber集团碎裂模型（WCFM）[2]及夸克组合模型等，在解释e+e-湮灭与质子对撞过程的相关实验数据方面相当成功。QCM最初是由Annisovich和Bjorken等人提出的[3]，它不需要引入任何附加机制，就能在统一的框架下自然地描述重子和介子的产生规律，这是其最大优点之一。特别是山东夸克组合模型（SDQCM）及其夸克产生率和组合率，获得了一系列结果[4]，证实了它可以自然地解释末态多部分子 相空间快度关联及重子介子比。
强子化模型是微扰QCD过程和实验之间的桥梁，因此有关它的研究非常重要。轻强子方面的研究在先前的工作中已被讨论，这里主要利用LSFM和SDQCM来讨论重强子，如Λc、Λb、Bu的产生。
1 超级Z工厂上的强子化效应研究
该文利用LSFM及SDQCM在超级Z工厂研究了强子化。重点研究了重重子的特性，如重子介子比、重子反重子关联等。对于LSFM，我们采用文献[4]中的参数，它与实验数据相符甚好。
首先我们研究了LSFM和SDQCM在超级Z工厂对末态强子多重数的预言。通过比较可发现，LSFM和SDQCM的预言与大多数实验数据[5]相一致。但表1中列出的一些重重子（如Ξb， Σb， Ωb）的多重数在Z0能量下仍未被测量，且上述两种模型的理论预言有较大差别。因此，在Z0能量下测量这些粒子的产生率是区别不同强子化机制的有效途径。
我们在Z0能量下研究了重重子的产生率与积分亮度间的关系。结果表明，对LEP I，LSFM 和SDQCM预言的Ξb的产生率约为103，Ωb的产生率约为数十或数百。为足够精确研究重重子的产生机制，积分亮度应增加到足够大。假设超级Z工厂积分亮度可达104pb-1，根据LSFM或QCM的预言，Ωb的产生率就可达几千甚至几万，可更精确研究重重子的特性和检验强子化模型。
在LSFM中，重子介子比可通过一些自由参数来调节，而SDQCM在统一的框架下描述重子和介子，因此重子介子比可自然地获得。表2给出了Z0能量的一些重子介子比。可以看出，LSFM与SDQCM都可解释当前的数据。
研究重子的特性，特别是相应的 味关联，有益于揭示强子化机制的本质。 味关联量定义为 ，其中是的数目，是重子（反重子）的数目。分别对应（） 的情况[6]。LSFM与SDQCM预言的 味关联量及相应的OPAL数据[6]在表3中列出。
2 结语
该文重点研究了与重强子有关的预言结果，如LSFM和SDQCM在Z0能量的重子介子比、 味关联等。结果表明，超级Z工厂未来实验在检验强子化机制，特别是探寻稀有强子，如双重重子的产生方面具有非常重要的意义。在e+e-湮灭过程中，双重重子的产生揭示了末态部分子系统一种特殊的色连接方式，其在流行的强子化模型中并未被考虑。在将来的超级Z工厂，相应的可观测物理量能以更高的统计性被测量。因此，强子化机制及其非微扰本质可在超级Z工厂进一步研究。
参考文献
[1] SJ?STRAND T. Status of fragmentation models[J]. Int J of Mod Phys A， 1998， 3： 751-804.
[2] Webber B R. A QCD model for jet fragmentation including soft gluon interference[J]. Nucl Phys B， 1984， 238： 492-528.
[3] Bjorken J D， Farrar G R. Particle ratios in energetic hadron collisions[J]. Phys Rev D， 1974， 9：1449-1453.
[4] Si Z G， Xie Q B. Studying e+e? → h′s process by event generator of quark combination model （in Chinese） [J]. High Energy Phys Nucl Phys， 1999， 23： 445-458.
[5] Particle Data Group. Review of particle physics[J]. Phys Lett B， 2008， 667：355-356.
[6] Abbiendi G， Ackerstaff K， Alexander G， et al. Precision luminosity for Z0 lineshape measurements with a silicon-tungsten calorimeter[J].Eur Phys J C， 2000， 14：373-425.