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强子的核介质性质和束缚态问题是核物理中两个相互关联的课题,要研究束缚态问题我们必须要弄清楚强子的核介质性质,而在理论和实验上研究强子与核的束缚态问题有助于我们了解强子的核介质行为。此外,研究强子的核介质性质对我们研究强子-核散射问题是非常关键的,目前的相对论重离子碰撞对研究强子的核介质性质也提出了非常迫切的要求,特别是在高密度处。我们本工作选题的出发点主要是对目前在该领域出现的一些热点课题做一些初步的探讨:1、研究最近讨论最激烈的五夸克态-Θ+粒子的核介质行为以及与核形成束缚态的可能性,力图对在实验上寻找Θ+粒子有所帮助;2、对最近实验和理论关注的η-,K-介子的核介质性质及其介子核问题在我们的框架下做一些研究,提出我们的看法。
本工作关于核介质中的强子及其深束缚态的研究主要取得以下三方面的成果:第一、在相对论平均场的框架下我们首次对Θ+-超核进行了讨论,确定了Θ+粒子与标量介子(σ)以及矢量介子(ω)之间的耦合常数。理论计算表明Θ+-核之间的相互作用是强吸引的,同时我们分析了一些Θ+-超核的能谱,分析表明,在所研究的情况下有可能在实验上能够观测到Θ+-超核。后来,进一步考虑到Θ+粒子的内部结构对其媒介性质的影响,我们又从新从另外一个角度分析了Θ+粒子在核介质内的性质,我们把Θ+粒子看作一个KπN的复合结构后,发现其有效质量相较于点粒子的明显变大,在正常核密度下的势阱深度从原来的90MeV变到了37.5MeV。
第二、我们在手征微扰理论下对η-介子的核介质性质进行了分析,根据KN相互作用的西格马项的值我们确定了ηN的西格马项,其值约为280±130MeV。根据最新的对ηN散射长度的理论分析,我们得到了在饱和核密度下的势阱深度为-(83±5)MeV,这表明η-介子与核的相互作用是一种非常强的吸引作用。这说明η-介子非常有可能在核内部形成束缚态一η-介子核。
第三、我们把相对论平均场推广到K核的计算,原则上可以对所有A≥8的核进行计算。我们得到了一些较轻的和中等质量的K核能谱,发现对于8≤A<20的K核只有1s态,对于A≥20的K核还发现了1p态。1s态的束缚能的量级在70-100MeV之间,基本上随核子数的增加而增加;1p态的束缚能在50-60MeV之间。1s和1p两能级的间隔可达30-40MeV。我们同时也发现K核有明显的收缩效应,对于轻核8BeK-,9BK-其方均根半径收缩了0.19、0.17fm,中心核密度变到了正常核密度的2倍左右。在较重的核中,收缩不甚明显。我们也分析了核中K介子场强度的分布,对于较轻的核1s态的K介子场在K~20MeV量级;稍重的核其强度在K~10MeV量级。对于1p态的K介子场,其上限的量级在K~6-7MeV的范围内。在K核中K介子与核子作用的力程为3-4fm。