非奇异轻重子谱的组分夸克模型研究

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强子谱是检验强相互作用基本理论—量子色动力学(QCD)的场所,也是认识强子内部结构的重要手段,因而强子谱是当今强子物理的最具挑战性的问题之一。QCD这个理论有三个基本特征:渐进自由、色禁闭和手征对称性自发破缺。由于QCD在高能区的渐近自由,对高能过程可用微扰QCD(PQCD)处理。然而,QCD在低能区高度非微扰,对低能过程需要发展非微扰QCD处理方法。目前试图通过严格求解QCD来获取强子的结构性质还有一定的困难。现在常用的低能QCD有效理论方法或模型有如格点QCD理论,QCD求和规则,组分夸克势模型等。由于格点QCD的计算时间随着计算精度的增加而增加,对计算机性能要求极高,目前还不能计算所有的物理量。QCD求和规则仅仅只适用于基态。组分夸克势模型不仅可以降低对计算机性能的要求,还可以研究强子的基态和激发态,因此本文将在组分夸克势模型下研究非奇异轻重子谱。组分夸克势模型中,组分夸克-夸克间的相互作用则通过势场来描述。由于低能区的非微扰作用的存在,至今无法获得描述整个距离范围内夸克间相互作用的完整势。目前最具代表的夸克势是Cornell势和KMS势。KMS势是Cornell势在考虑真空色屏蔽效应的修正后得出的结果。在解释某些介子质量谱的时候,KMS势己能得出更为合理的结果。这就催生了我们对Cornell势和KMS势计算重子适用性的研究。本文主要采用组分夸克势模型,在Cornell势和KMS势这两种夸克势下研究了轻重子的质量谱,并将两个模型计算结果与实验数据进行了比较。在短程区采用单胶子交换势,在长程区域唯象地引入了矢量和标量的混合禁闭势。在具体计算能谱时,波函数的构造使用了SU(7)6(8)对称基,其空间波函数部分采用了雅克比坐标下的谐振子基,并扩展到了N=3谐振子壳层。最终发现KMS势更适合轻重子谱的计算,且证明了负宇称可能混入五夸克成份。我们的计算仅仅只是局限于非奇异轻重子,在以后的工作中可以将其拓展到其他重子和多夸克系统。本文可以分为以下几个部分:在第一部分,对粒子物理的基本常识做了简短的介绍。在第二部分,对组分夸克模型进行了详细的讨论,并对模型做相对论修正得出一个普适的单胶子交换势和禁闭势,最终只需要在该模型中带入不同的中心势和禁闭势做计算即可。最后对本文所用的Cornell势和KMS势做了简单介绍。在第三部分,详细讨论了扩展到了N=3谐振子壳层空间波函数给出方式和满足SU(6)对称性的谐振子组态的构造。在第四部分,将Cornell势和KMS势运用于第二部分给出的模型中,采用Mathematica程序对轻重子谱进行计算,并对两种模型计算出的能谱进行了比较。
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