论文部分内容阅读
2003年以来，五夸克系统成为人们研究的热点之一。手征孤粒子模型预言了五夸克态（?）+的存在。2003年LEPS实验组声称在γn→K+K-n反应中发现了这个新的奇异数为+1的重子共振态，可衰变为核子和K介子，衰变宽度小于25MeV，其自旋和同位旋分别为1/2和0，质量约为1540MeV。由于奇异数为+1，其最小夸克组成为uudds。随后另外一些实验组也宣称观察到了此共振态。另外NA49，HERA-B等实验组声称找到了（?）+的同伴量Ξ--。最近Jefferson实验室CLAS实验组又宣称在新的实验中没有发现（?）+，其实验环境同早期的SAPHIR相似，但数据量提高了2个数量级。LEPS实验组新的实验仍然有（?）+存在的迹象。各种模型，各种非微扰理论，包括格点QCD都对五夸克态做了研究，但是都没有能对“五夸克是否存在”给出一个确定的回答。当前量子色动力学（QCD）被公认为是处理强相互作用的基础理论，其基本自由度是夸克和胶子，在高能情况下QCD具有渐近自由的特性，可以采用微扰论的方法精确求解，对于中低能领域，由于微扰论不再适用，再加上QCD的复杂性，很难直接利用QCD理论来解具体问题，如强子相互作用和多夸克系统。所以现在，包括将来一段时期内，人们不得不借助于各种在量子色动力学指导下的夸克模型来研究中低能强相互作用系统，特别是多夸克系统，由于具有比通常强子丰富的多的颜色结构，可以使我们获得更多的关于低能QCD的信息。目前，主要的夸克模型有：口袋模型，孤粒子模型和势模型等。研究强子相互作用和多夸克系统最方便和应用最多的是势模型。势模型根据采用的等效自由度不同，也存在不同的版本。由于模型都带有参数，可以通过调节参数来符合实验数据，因此这些模型都能较成功地描述了强子的性质及强子相互作用。现有的实验数据，很难对现有的模型的有效性作出明确的判断。为了试图去解决这个问题，一方面，需要寻找对模型敏感的场合；另一方面，理论模型应进行尽可能多的定量计算，去符合现有实验数据和预言新的实验结果。多夸克系统可能是一个很好的场合，各种模型在某些多夸克态上给出了不同的结果，多夸克系统可能对模型的有效性给出一些回答。各种夸克模型在描述强子相互作用时，都需要引进σ介子，而σ介子的存在性一直有争论，虽然实验上最近有些进展，但作为双π介子的S波共振的σ介子在重子相互作用中却提供不了足够的吸引。核力的中程吸引是否存在其它的机制，是一个值得讨论的问题。从QCD理论我们知道，夸克间的相互作用一般来讲是多体相互作用，采用两体相互作用来近似代替在强子上被证明是一个很好的近似，但推广到多夸克系统是否有效仍然是一个未解决的问题。20世纪90年代初，由F.Wang等人，在传统组分夸克模型（即Glashow-Isgur模型）基础上发展了一个新的模型——夸克退定域色屏蔽模型（QDCSM），在保留原来模型对强子性质成功描述的基础上，得到了核力的中程吸引。它考虑了夸克间的多体相互作用，认为相互作用与夸克所处的状态有关，并将各种不同色结构的耦合效应用色屏蔽来近似。模型中另一个重要的特点是允许多夸克系统通过自身的动力学效应来选择一个合理的结构。这个模型参数少，有很强的预言能力。将模型应用于对核子-核子、核子-超子散射等研究，已经取得了成功。应用于六夸克系统，也得到了一些有意义的结果。本文就是应用夸克退定域色屏蔽模型（QDCSM）来研究u，d，s三味空间下的所有可能的五夸克态，包括Antidecuplet，27-plet和35-plet。原来的QDCSM主要用于两个色单态结团。本工作将QDCSM推广到具有各种非色单态结团的五夸克系统。在此框架下，采用绝热近似，采用由重子性质和氘核确定的模型参数，本工作对所有可能的五夸克系统进行定量计算，并且与其阈值比较，寻找可能存在的五夸克态。计算结果表明粒子表（PDG）中的一些态可以由五夸克态来较好地描述，与其他人的工作一致。另外我们还提出了一些其它的五夸克态候选者，如五夸克态（?）1（uuuds，I=1，J=5/2）。五夸克是否存在，需要更多更精确的实验来验证。如果将来实验证实了存在五夸克态，那么说明我们模型的改进是有意义的，据此改进模型，推广到其它多夸克系统，预言可能的多夸克态；相反，如果将来实验否定了多夸克态的存在，那么也许我们要问是否我们对QCD的理解有误，并且自然界是如此吝啬，只给我们留下重子和介子。另外，将夸克退定域色屏蔽模型与传统的夸克模型进行比较，研究QDCSM计算代替多道，多结构耦合计算的可能性。希望QDCSM计算能为核子结构、多夸克态探索提供有独创性的见解。