标准模型的建立标志着以规范理论为基础的整个理论框架至少在弱电能标领域已经完成。现有的各种实验数据在合理的误差范围内与标准模型的预言惊人地一致。标准模型在各方面的成功已使我们没有任何理由怀疑它的正确性。 然而，与此同时，又有许多新的问题凸显出来。人们在不断地探求新物理。在高能或甚高能通过未来的LHC和ILC来研究包括Higgs、新的破缺机制和超越标准模型的新物理。但这些前沿的冲击也许不如在唯象学中如何解决从夸克层次到强子层次过渡那样具有现实的挑战意义。人们在这个领域寻找新物理与在LHC上所探求的新物理的目标和方式是完全不同的，它主要是研究QCD的非微扰行为和新的强子结构。 QCD的高能(对应短程相互作用)和低能(对应长程相互作用以及束缚效应和强子化)行为是很不一样的。在高能情况下，强相互作用具有渐近自由的性质，这已经被实验完全证实。QCD的渐近自由性质的发现和实验证实，为确立QCD是描述物质世界的强相互作用的正确理论的地位起了非常关键的作用。 然而，在QCD的低能情况下，强相互作用完全是由非微扰QCD效应所控制。在非阿贝尔的QCD理论中，由于有胶子自相互作用的存在，胶球、混杂态以及多夸克态应该存在。如果这些胶球、混杂态以及多夸克态能够被实验证实，这将进一步证明QCD的正确性，并且会使人们对QCD低能行为有更深刻的理解。然而至今，胶球、混杂态以及多夸克态仍然没有被实验所完全证实，尽管存在一些候选者。这个事实需要从理论上予以合理解释，当然这仍然是人们探索的主要目标之一。 强子物理的研究涉及两个方面，一个是强子态的结构，即对强子的内部结构和组成的研究；另外一个则是强子动力学，其涉及非微扰QCD的范畴，它包括对各种强子谱，强子的产生和衰变的研究。但是由于它的高度复杂性，我们还不能从基本QCD拉氏量出发来进行完整的理论计算，必须借助各种唯象模型来计算。强子物理的一个重要的特点就是和实验联系非常紧密。因而所有的理论结果都必然有相当的不确定性和局限性。这也是强子物理中要深入探讨的课题。 世界上正在运行和即将运行的实验装置对强子物理作了前所未有的精确测量，这些新的数据使我们有可能进一步改进物理模型和确定参数。近三年来，一系列来自BES、Babar、Belle和CLEO等实验组的新强子态的发现，又将强子物理的研究带入到一个新的纪元。 本博士论文研究了若干新强子态的结构，并且通过各种唯象的模型，对新强子态的产生以及衰变问题进行了有益的理论探讨。 尤其需要指出的是本工作更顷向研究这种新强子态是非q(q)和qqq结构的可能性以及所带来的与通常的q(q)和qqq不同的唯象结果。本文探讨了强子态的胶球、混杂态以及多夸克态分量对这些新强子态性质的影响。 来自格点的计算指出胶球和混杂态最有可能存在于charm-tau能区，然而人们寻找胶球和混杂态的实验努力几乎没有得到应有的回报，即使一些原来认为很有希望的胶球侯选者都没能最终认定。这些失败决不意味着胶球并不存在。charm-tau能区的能谱非常丰富，态与态之间的质量非常靠近，从而让人们更倾向于相信胶球或混杂态会与通常的夸克系统混合。通过这种混合，胶球和混杂态原有的独特的性质可能被隐藏起来了，但它们的存在会对许多过程有决定性的贡献。 本文的另一个特点就在于从混合的角度来研究强子态的谱、结构以及产生和衰变性质。我们希望通过我们的研究能够获取胶球或混杂态的信息。 本论文的研究包括： ●我们认为BES合作组在辐射衰变J/ψ→γp(p)中观测到的p(p)谱的增强是一个p(p)的分子态，用线性σ模型计算了它的束缚能和寿命。 ●由于五夸克态uudd(s)和uudd(c)与NK(*)和ND(*)类型的分子态可以具有相同的量子数，然而单纯用五夸克结构进行理论计算得到的质量与实验测得的Θ+和Θc的质量存在差别，因此我们提出了五夸克态与分子态的混合来解释实验的发现。混合参数取决于非微扰QCD效应，它不能通过严格的场论计算来得到，我们只能通过拟合实验数据来获得它们的数值。我们同时也预言了Θb的质量和宽度，同时提出的混合机制也可以对Θ+和Θc所具有的窄宽度性质予以解释。我们也简要的讨论了通过实验发现Θ+和Θc的伴随粒子的可能性。 ●我们建议新发现的共振态Y(4260)是一个xc-ρ0构成的分子态。利用这个图像，我们能够解释为何Y(4260)→π+π-J/ψ的分子比大于Y(4260)→D(D)的分子比的实验事实。我们同时预言了另外两个伴随粒子的存在，它们可以在未来的实验中被观测到。而且如果Y(4260)是分子态的构造，那么它倾向于Y(4260)→π+π-J/ψ衰变模式，而不倾向Y(4260)→K(K)J/ψ衰变。这可以作为通过实验判断目前各种对Y(4260)结构解释的合理性的判据。 ●我们使用QCD反常和QCD求和规则研究了BES合作组在J/ψ→γπ+π-η衰变中发现的粒子X(1835)。我们发现这个态有可观的矩阵元〈0|G(C)|p〉，这表明X(1835)中具有大量的胶球成分。从而计算得到J/ψ→γGp和Gp→π+π-η的衰变分支比分别为(2.61～7.37)×10-3和(2.21～10.61)×10-2。结合计算得到的J/ψ→γGp衰变分子比和BES测得的J/ψ→rp(p)衰变中的p(p)增强现象的实验数据，我们确定了Gp-p-(p)相互作用的耦合。我们最后研究了X(1835)作为中间介子的J/ψ→γ+threemesons的衰变。我们发现J/ψ→γGp→γ(π+π-η，KKπ0)能够作为测试我们提出机制的正确性的依据。 ●新发现的D*sJ家族中的D*sJ(2317)、DsJ(2460)和DsJ(2632)所具有的窄宽度的性质以及实验仅发现了它们的同位旋破坏的衰变和辐射衰变，引起了理论和物理学家们的极大兴趣，确定它们的结构是非常重要的。在这个工作中我们使用非相对论模型，即谐振子模型计算了通过ψ(4415)的衰变产生D*sJ(2317)的过程。为了比较我们也利用了被广泛接受的重夸克有效理论重复了这个计算。我们发现，如果D*sJ(2317)是Ds(1968)的p-波激发态的话，它具有可观的产生率，因而可以通过BESⅢ和CLEO的实验观测到。 ●基于D*sJ(2317)和DsJ(2460)是普通Ds和D*-s的(0+，1+)手征伴随子的假定，我们利用组分夸克介子(CQM)模型计算了D*sJ(2317)和DsJ(2460)的强衰变和辐射衰变。我们的数值结果和实验数据吻合。 ●我们研究了最近BES在J/ψ→φππ衰变中发现的标量粒子f0(1790)。假定它是同位旋单态且具有0+(0++)量子数，我们提出了在通常的由两个同位旋单态的夸克耦素以及一个胶球构成的基矢中添加两个同位旋单态的混杂态，从而用这个新混合基矢来描述f0(1790)以及已经证实的三个同位旋单态f0(1370)、f0(1500)和f0(1710)。由于基矢中包括两个同位旋单态的混杂态(uū+d(d)g/√2和s(s)g，因此我们预言了另外一个粒子X。使用已知的实验数据我们找到了两组解，我们预言的X态的质量可以是1820MeV或者1760MeV。我们也研究了f0(1790)和X的衰变。而我们预言的具有质量为1820MeV的X态能够和最近BES实验在J/ψ→γωφ衰变发现的X(1812)粒子吻合。 本工作在对现有实验的测量结果进行解释的同时，根据模型提出了我们的预言，以及设计相关的实验的建议，以期望在未来更精确的实验中能够得到检验。同时，通过与实验的比较，我们不仅可以得到强子中的exotic分量的信息，而且可以对低能QCD有更深入的理解。由于目前采用的模型是与QCD相容的唯象模型，因而具有一定局限性和适用性，我们对某些普遍采用的模型的合理性及使用参数范围进行广泛的探讨，从而能够为进一步改进模型做好准备。