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目前公认强相互作用的基本理论是量子色动力学(QCD).由于QCD的渐近自由特征,在高能区,可以利用微扰论直接用QCD来研究物理现象。而对于中低能强相互作用系统,由于红外囚禁,微扰论不再适用,非微扰行为加上QCD本身的复杂性。难以用直接QCD来研究低能物理现象:如强子的性质和强子间相互作用。
各种具有QCD精神的模型一直被发展来解释强子的性质和研究强子间的相互作用。组分夸克势模型是其中使用最广的模型之一,它不仅可以讨论强子基态,也可以讨论激发态。也易于推广到强子间的相互作用,在模型中,被禁锢的夸克之间通过单胶子交换来发生相互作用。这个模型可以推广到强子.强子相互作用,通过适当的修改后,在解释散射实验数据和氘核的性质方面也取得了相当的成功。模型的研究使人们对于QCD和物质的更深层次有了进一步的认识.
介子是最简单的强相互作用系统,它的研究为我们打开了理解QCD之门。原则上,介子系统是一个相对论性系统,虽然相对论性的夸克模型能够很好地描述介子谱,但是非相对论的夸克模型在介子谱的研究上也取得了巨大的成功。这就提出了一个问题,介子谱中的相对论效应到底有多大?本文的目的是采用统一的相互作用势形式和统一的方法求解相对论的Dirac方程和非相对论的Schrodinger方程来计算一重(粲、底夸克)一轻(上、下、奇异夸克)夸克构成的重介子的能谱,以便研究介子谱中的相对论效应。选择一重一轻的介子进行研究,一方面可以显示其相对论效应,另一方面将质心运动的影响降低。计算中采用的囚禁势是标量势和矢量势混合形式的两体相互作用势,与味无关。
计算结果表明,非相对论情况下一套统一的模型参数,相对论情况下一套统一的模型参数,都可以很好地描述介子谱。相对论方程得到的介子谱比非相对论得出的能谱与实验值(PDG)符合得更好一些;说明相对论处理重介子更为合理。在非相对论处理中,相对论效应可以被很好地吸收到参数中。近年来一些介子用两体系统不能得到很好的解释,于是人们就试图用多夸克态去解释。用多夸克态去解释的前提是我们对两体系统的各个因素已经非常清楚。所以关于夸克一反夸克系统的研究有助于多夸克态的研究。