粲偶素/类粲偶素和粲重子产生的研究

来源 :中国科学院研究生院(近代物理研究所) | 被引量 : 2次 | 上传用户:neverneverland
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自从标准模型预言的最后一个“基本粒子”Higgs在实验上被发现,标准模型取得了巨大的成功。但是,QCD在非微扰能区的行为却仍然困扰着人们。到目前为止,还没有一个很好的方法来处理QCD的非微扰问题。2003年发现类粲偶素X(3872)以来,一系列类粲偶素XYZ相继被实验所发现。这些新强子态引起人们极大兴趣的原因不仅在于它们超出了传统夸克模型解释的范围,而且还在于它们处于非微扰能区,对这些新强子态的研究能够促进人们对QCD在非微扰能区行为的理解。目前,这些新强子态的产生大部分集中在B工厂,而利用不同的反应机制来研究这些新强子态已经成为一个新的课题,这对于更加深入地研究新强子态也具有十分重要的意义。正在建造的PANDA给我们提供了一个很好的实验平台。PANDA利用动量为1.5~15GeV,亮度为2×1032cm2s1的反质子束流与质子或原子核发生碰撞对强子物理进行研究。利用低能反质子-质子散湮灭产生新强子态具有很大的优势。研究新强子态在PANDA或其它实验平台上的产生可以对这些实验的前期设计、探测器设计、实验安排及数据分析等提供非常有价值的信息。同样,光生实验也可以研究这些新强子态的产生问题。本论文正是基于这个出发点,利用介子交换-共振态模型和介子的光生模型研究了ppˉ散射和光生反应中新强子态的产生问题,并得到了一些有意义的结果。本文的研究包括:1.我们利用低能ppˉ散射研究了粲偶素伴随一个轻介子末态的产生。我们重点研究了ppˉ→π0Ψ和p pˉ→ωΨ这两个过程,其中Ψ表示粲偶素ηc、J/ψ(ψ′)、χc0和χc1。我们得到了这些反应的总截面和微分截面的角分布,以及这些量对于形状因子的依赖。我们的结果表明,形状因子的贡献是不能忽略的。同时,我们也考察了对于轻介子为矢量介子时,总截面和微分截面角分布对于Dirac和Pauli耦合常数的依赖,这些道可以作为测量这两个耦合常数的理想反应。另外,我们也计算了ppˉ→ηΨ和ppˉ→ρΨ这两个过程的总截面。这些结果将在PANDA上得到验证。2.粲重子Λc(2880)+早在2001年就被CLEO实验组发现,后来Belle和BaBar也证实了这个态的存在。虽然实验建议其宇称量子数为JP=5+2,但是目前对于其结构还存在争议。我们建议PANDA对Λc(2880)+进行研究。利用ppˉ散射,我们计算了ppˉ→Λ cΛc(2880)+的微分截面和总截面。我们也分析了ppˉ→Λ0cpD的Dalitz图和pD0不变质量谱。我们的结果表明,在PANDA的设计亮度下,则一天能够重建出大约107个Λc(2880)+信号。3.2003年,BESIII发现了类粲偶素Zc(3900)+。我们研究了Zc(3900)+在介子的光生过程γp→Zc(3900)+n中的总截面。结果表明,其产生截面能达到0.1μb。同时,我们也考察了γp→J/ψπ+n的Dalitz图和J/ψπ+不变质量谱。结果表明,Zc(3900)+信√号能够很容易被分离出来,而不会湮没在背景中,且最佳的探测能量窗口为s7GeV。4.我们利用介子的光生过程研究了X(3915)的产生。在考虑信号X(3915)和背景贡献之后,我们考察了γp→J/ψωp并得到了相应的总截面、Dalitz图和J/ψω不变质量谱。其中背景贡献来源于Pomeron交换。这些结果对于实验上进一步研究X(3915)提供了非常有用的参考信息。本文针对现有实验结果,在有效拉氏量方法框架下计算了相关新强子态产生的可观测量并给PANDA和光生实验提供了一些有价值的建议,我们也期待这些结果能够在未来的实验中得到检验。需要提到的是,我们在文中采用的唯象模型与QCD理论是相容的,存在一定的适用性和局限性,我们在文中也对这些模型的合理性及参数的范围作了讨论,以期在未来作进一步的改进。
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