色旋相互作用与重味介子质量谱

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最近,Belle合作组发现了两个新的类底偶素共振态Zb(10610)与Zb(10650)。通过比较,排除了假定角动量分布J≤2中的其他量子数,Zb(10610)和Zb(10650)的量子数更倾向于JP=1+。由于它们带有一定的电荷量,因此不能解释为传统的底偶素,而更可能为奇特态。此外,这两个新强子态的质量谱非常接近B*B(10604.6MeV)与B*B*(10650.2MeV)的阈值,Belle合作组建议它们可能为介子-介子构成的分子态。然而,分子态的解释并不能完全的揭露事实,各种模型的理论计算相继而出。   自组分夸克模型提出以后,物理学家们对强子做了传统的分类,并认为介子与重子的基本结构分别为qq与qqq。近几年来,随着科学技术的发展,实验上已经产生了许多新的重味介子,如X(3872)、X(3940)、Y(4140)、Y(4260)、Z+(4430)等等。这些重味介子有着它们独有的共同特征,即包含正反夸克对结构但却不能解释为传统的介子或者介子激发态。为了探究清楚这些重味介子的结构与特征,物理工作者们基于量子色动力学提出了许多唯象的夸克模型,比如四夸克态、分子态、混杂态等等。   本文中,我们考虑味对称性的破缺,应用色旋相互作用理论模型完成了四夸克态质量谱的示意性研究。在色旋相互作用理论模型下:我们首先对基态四夸克态的空间波函数做了相应的近似处理,然后构造出了可能的颜色基矢与自旋基矢;其次,对于含重味夸克的四夸克态cn(sn)、cn(cn)、cs(cs)与bn(bn)结构,我们对角化量子数为JP=0+、1+与2+的色旋相互作用哈密顿量矩阵元,并求解了相应四夸克态的质量谱及其颜色-自旋波函数。理论计算结果显示:(1)在四夸克态cn(sn)结构的框架下,我们能够很好的解释D*sJ(2317)和DsJ(2460)含粲介子的低质量之谜。(2)通过对cn(cn)结构的计算与分析,我们得到量子数为JPCc=1++,质量谱为3846MeV的四夸克态可能是类粲偶素X(3872)。同时,理论计算结果也能够很好的解释X(3872)介子到J/Ψ+ρ或J/Ψ+ω的很窄的衰变宽度。(3)对于cs(cs)四夸克态结构,我们得出新强子态Y(4140)的可能的候选者,并期望科学实验做进一步验证。(4)由于类底偶素共振态Zb(10610)与Zb(10650)带有一定的非零电荷量,我们考虑这两个态可能为bn(bn)结构的四夸克态。通过理论计算得出,四夸克态bn(bn)结构的多重态中有两个态10612MeV和10683MeV能够很好的描述Zb(10610)与Zb(10650)共振态,并有最小组成结构为bu(bd)或bd(bu)。此外,我们也预测了其它可能存在的四夸克态,并期望在将来的实验中寻找它们。
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