组分夸克模型与量子色动力学间的联系——Ⅰ.基本参量间的关系

量子色动力学(QCD)是强相互作用的基本理论。实验表明,QCD Lagrange量中的基本参量即流夸克质量与强耦合常数是在高能过程中所显示的。另一方面,组分夸克模型在描述低能强子的基本性质方面获得了相当成功。因此一个挑战性的问题是:组分夸克模型与QCD理论如何联系?不少理论物理学家为此进行了努力探讨,因为这一问题不仅对我们认识唯象夸克模型,且对理解低能QCD并改进对强子及其相互作用是有十分重要意义的。至今,对上述问题研究的主要进展是导出了组分夸克质量与流夸克质量间的关系。     

基本粒子的分类

[译者注]1.q 表示夸克,(?)表示反夸克。根据量子色动力学(QCD)的理论,重子由三个夸克组成,介子由夸克和反夸克组成.2.有证据表明,至少有五种类型(“味”)的夸克,即 u(上)夸克,d(下)夸克、s(奇)夸克、c(粲)夸克和 b(底或美)夸克。旁边划有问号的 t(顶)夸克,是六夸克模型理论提出的尚需在更高能量领域内搜寻的夸克。     

重子磁矩中的双夸克效应

重子的三夸克模型包括非相对论势模型和口袋模型能较好地解释p,n和A的磁矩,但所预言的其他重子的磁矩与实验值存在着明显的偏离。最近文献[3,4]利用重子的双夸克-夸克模型,从不同的角度出发讨论了双夸克对重子磁矩的影响,改进了同实验值的符合。本文将在非相对论双夸克-夸克模型的基础上,进一步考虑双夸克的效应,特别是胶子交换对     

全球首次发现双粲重子

正欧洲核子研究中心2017年7月6日宣布,经多国科学家共同努力,在世界上首次发现了一种被称为双粲重子的新粒子,这将有助于人类深入理解物质的构成和强相互作用的本质。中国团队对这一发现功不可没。在现代粒子物理学的标准模型理论中,夸克是基本粒子,而重子是由3个夸克组成的复合粒子。几乎所有物质都由重子组成,其中最广为人知的就是组成物质原子核的质子和中子。夸克有6种,分别称为上、下、奇、粲、顶和底夸克,上、下夸克质量最小,奇、粲、顶、底夸克质量较大。质量大的夸克只能经由高能粒子     

组分夸克模型下产生夸克-反夸克对的传递位

从强子的夸克模型及其描述夸克间相互作用的QCD理论看来,核力是组成核子的夸克间交换色胶子的结果。当两核子重迭时,主要作用是单胶子交换。由于色禁闭,单胶子交换主要贡献于核力的短程部分。但交换色单态的夸克-反夸克对不受色禁闭的影响,将贡献于核力的中、长程部分。然而至今要用QCD理论完全自洽地求解这种问题仍是无能为力。人们通常借助于唯象模型即袋模型和势模型。在文献[1]中我们已用MIT袋模型及禁闭系统下     

双夸克-夸克模型中的基态重子质量谱

由于色相互作用,重子中的两个夸克有可能结合成一个相对紧密的集团——双夸克(diquark),再同第三个夸克组成重子。人们利用双夸克对重子谱和重子偶素谱进行了研究。此外,在强子碰撞和强子-轻子相互作用等过程中,也都有迹象显示双夸克的存在。在     

为了探索自然的对称与和谐：爱因斯坦的宏愿在实现（下）

关于强作用的各种理论中,最受人重视的是量子色动力学,它是在1964年盖尔曼(M.Gell-Mamm)和奈曼(Y.Ne'eman)提出夸克模型之后建立起来的。该模型假定,强子皆由夸克构成:重子是由三个不同“色”的各种夸克构成的色单态,而介子是由正反夸克构成的色单态。这就表明,夸克除有“味”量子数(区别夸克     

组分夸克模型与量子色动力学间的联系——Ⅱ.组分夸克的基本性质

实验表明,量子色动力学(QCD)理论中的基本客体是在高能过程中所观察到的“流夸克”。另一方面,组分夸克作为有效自由度在描述低能强子的性质方面取得了相当的成功,那么,组分夸克如何与QCD夸克联系?组分夸克有哪些基本性质?近20年来,这些具有挑战性的令人感兴趣的基本问题,一直吸引着不少理论物理工作者为之进行努力探讨。因为这对理解QCD的低能行为,改进对强子结构及强子间相互作用的描述和认识具有重要意义。虽然人们对组分夸克的质量与QCD夸克(流夸克)质量间的联系有了一定认识,但是至今仍不能理解为什么低能标度下组分夸克间的有效耦合强度远大于同一标度下的QCD耦合,更没有很好理解组分夸克的一些基本性质,如它的形状因子和半径等。     

一个由量子数决定的磁矩公式

迄今,强子的磁矩公式通常都基于夸克模型,重子磁矩由夸克及其相互作用决定。虽然由此获得了著名的结论μ(n)/μ(P)=-2/3和若干进展,但是这必然涉及粒子的结构和尚无定论的内部相互作用。因此,一直是一个不断探讨的问题。本文提出一种新方法,它类似于强子的GMO质量公式,重子磁矩由重子的量子数决定。这种方法与粒子的具体组分和相互作用无关。     

核子-介子耦合顶点的结构与核力中的介子交换过程

从六十年代发展起来的介子交换理论较好地对核力作了解释。强子的夸克模型的成功及量子色动力学(QCD)理论的发展,使人们希望有可能对核力的本质作更清楚的阐述。从夸克模型和描述夸克间相互作用的QCD理论看来,核力是组成核子的夸克间交换色胶子(gluon)的剩余相互作用的自然表现。当两个核子靠得很近互相明显重迭时,组成一个核子的     

Many-Skyrmion相互作用与核多体力的估计

近年来,六十年代的Skyrme模型又重新被人们所关注,其主要原因是此模型能够描述在低能及QCD的大N_c极限下的重子静态     

真空凝聚解体与QGP的形成

QCD理论预言,当温度或密度足够高时,强作用物质系统将经历相变而成为夸克胶子等离子体(QGP).Lee曾多次强调,QGP既可由夸克退禁闭而形成,也可由真空中的集体激发来产生.在通过相对论性重离子碰撞形成QGP的流体力学模型讨论中,这两种生成QGP的物理机制都已被采用.关于退禁闭相变已有大量文献讨论,但对于真空激发尚缺乏具体的研究.我们的工作表明,由Friedberg和Lee提出的非拓朴孤子袋模型可以给出由真空激发     

高能散射强相互作用唯象学研究进展

高能散射是研究物质基本结构及其相互作用规律的基本实验手段,探索新物理必然涉及的强相互作用唯象分析和精确计算尤为重要.本文围绕强子产生介绍高能散射强相互作用的最新唯象学研究进展,主要包括量子色动力学微扰计算概述、强相互作用软硬界面的预禁闭结构(色连接、重子数涨落等)、色单态预禁闭集团的强子化物理图像及重要的强子化模型(弦碎裂模型、集团碎裂模型、夸克组合模型等)、强子产生涉及的相关强子结构和强子波函数的研究与应用等.     

ψ族和γ族的质量谱

重夸克素谱是近年来粒子物理研究中有兴趣的问题之一。人们用各种不同的方法去讨论它。其中大多数是用非相对论的方法。在文献[2]中,我们提出了一种具有内部相对论性的介子B-S波函数的旋量结构。它所描写的介子体系不但质心运动是相对论性的,而且组成介子的层子-反层子间的相对运动也是相对论性的。当取层子-反层子相对静止这一特殊情形时,它就回到Bargman-Wigner型波函数。我们也已指出,这一波函数的旋量结构与自由费米子体系的波函数旋量结构类似。(当     

一种喷注模型的QCD理论分析

在前一工作中,我们提出了一种喷注模型:单个部分子先形成一个部分子集团,再重新组合成强子,并给出了这个部分子集团的分布函数。本文的目的是对喷注分布函数作进一步的QCD分析。     

高温高密度时的新物质形态

在高温高密条件下,夸克将解除禁闭形成全新的物质形态——夸克物质.本文从核物质的基本相互作用——量子色动力学(QCD)的基本对称性出发,首先简单介绍研究QCD相变的各种方法,阐述相变发生的物理机制和条件,然后着重讨论实现QCD相变的两种物理系统,即相对论重离子碰撞和致密星体.相对论重离子碰撞是制造高温环境的重要手段,核物质将形成全新的夸克胶子等离子体相(QGP).文中介绍了探测QGP的实验信号和高温环境特有的新奇物理现象.致密天体中的高密区则展现了极其丰富多彩的相结构.理论预示了与颜色和味道等自由度相联系的各类超导、超流态存在的可能性.相信在未来更大范围的束流能量扫描和对致密星体的精确观测中,我们将会对高温高密核物质的物态性质有着更加深入的认识.     

奇特的强子X(3872)及其质量精确测量的新方法

<正>质子和中子通过强相互作用束缚到一起形成各种各样的原子核,再通过电磁相互作用与电子一起形成原子,从而构成了宇宙中的可见物质.强相互作用的基本理论是于20世纪70年代建立起来的量子色动力学(quantum chromodynamics, QCD).在QCD中,参与强相互作用的基本粒子是夸克和胶子.与质子和电子分别带正负电荷类似,夸克带有3种不同的色荷;与传递电磁力的光子不带电荷不同,在夸克间传递强相互作用的胶子具有8种色荷,从     

五夸克态的实验发现

2015年,大型强子对撞机上的LHCb实验在■衰变末态中,发现J/ψ和p不变质量谱中存在明显的增强结构.通过达里兹图分析,首次在实验上确认存在由5个夸克组成的粒子.全振幅分析表明,至少需要两个五夸克态才能很好地描述数据,这两个五夸克态被命名为Pc(4450)和Pc(4380). 2019年,利用9 fb–1积分亮度的数据,并采用重新优化了的选择条件, LHCb实验再次研究■衰变末态的J/ψ和p不变质量谱,发现了一个新的五夸克态Pc(4312),同时观测到之前发现的Pc(4450)是两个质量相邻窄共振态P_c(4440)和P_c(4457)的叠加.发现包含粲夸克偶素的五夸克粒子是对传统强子组成的重要突破,其内部结构有很多种可能性,如紧束缚的五夸克态、重子-介子分子态等或者它们的叠加态.作为国际高能物理学界的前沿方向,对五夸克粒子结构的研究为探索强相互作用非微扰性质打开了一扇新的窗口.     

N个Skyrme型孤粒子相互作用所满足的基本定理

近年来Witten等人的工作表明,重子可以作为QCD大N_c(N_c为“色”数)极限下的孤粒子,在Su(2)f(f指“味”)情况此类孤粒子即为Skyrme模型描述。定态Skyrme型孤粒子解为     

在J/ψ辐射衰变过程中1~(-+)胶子球的产生

量子色动力学(QCD)预期有胶子球存在,但如何将胶子球从由一对正反夸克构成的介子中区分出来,是一个很重要的问题.至今还没有发现由正反夸克构成的奇特(exotic)态,若