過渡金屬雙原子摻雜硅團(tuán)簇的理論研究.pdf

1、自從1977年R.Jaffe首次預(yù)言雙重子態(tài):H粒子,理論和實(shí)驗(yàn)上都在盡最大的努力去尋找雙重子態(tài)。然而,到目前為止,還沒宵任何一個(gè)雙重子態(tài)得到實(shí)驗(yàn)確認(rèn)。最近,CELSIUS—WASA實(shí)驗(yàn)組最新報(bào)道稱,在pn→dπ0π0的過程中發(fā)現(xiàn)明顯的JP=1+or3+的ΔΔ共振,其共振能量約為2.36GeV,寬度約為80MeV。此報(bào)道再一次激起人們探究雙重子態(tài)的熱情。另外,近期在實(shí)驗(yàn)方麗BABAR,Belle,BES,CLEO,DO,CDF等實(shí)驗(yàn)組發(fā)

2、現(xiàn)了眾多新強(qiáng)子態(tài),這些態(tài)很難用q(q)介子和q3重子來解釋。分子態(tài)或多夸克態(tài)是一種可能的解釋。而且COSY,JLab,BEPCII,SPRING-8,COMPAS及其他一些實(shí)驗(yàn)裝置上的實(shí)驗(yàn)正在致力于尋找奇異強(qiáng)子。特別是J—PARC上奇異強(qiáng)子束流的工作,將會(huì)提供更多超子-核子散射的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),也為尋找奇異雙重子提供了機(jī)會(huì)。
　　 理論方面,雖然量子色動(dòng)力學(xué)(QCD)被公認(rèn)為是處理強(qiáng)相互作用的基礎(chǔ)理論,但由于其具有非微擾性,無法直接用

3、于屬于中低能領(lǐng)域的強(qiáng)子相互作用和多夸克態(tài)的研究。最近格點(diǎn)QCD在強(qiáng)子譜方面取得了許多成功,在核子-核子相互作用,四夸克態(tài)、五夸克態(tài)等多夸克系統(tǒng)上也有了一定的進(jìn)展,但離提供一個(gè)令人滿意的結(jié)果還有相當(dāng)?shù)牟罹?。其它非微擾方法也存在類似的問題。具有QCD精神的各種夸克模型是此領(lǐng)域現(xiàn)在,包括將來一段時(shí)期內(nèi)的主要研究工具。最方便且應(yīng)用最廣的夸克模型是組分夸克模型,其中最典型的代表則是手征夸克模型。
　　 在手征夸克模型中,核力的中程吸引是通

4、過夸克間交換σ介子得到的。而這樣的σ介子是否存在一直存有爭(zhēng)論。雖然最近實(shí)驗(yàn)上確定了作為雙π介子的S波共振的σ介子的存在,但理論計(jì)算表明,具有這樣關(guān)聯(lián)的雙π介子在核子-核子相互作用中卻提供不了足夠強(qiáng)度的吸引。中程吸引是否存在其它的機(jī)制,仍是一個(gè)值得討論的問題。
　　 20世紀(jì)90年代初,由王凡教授等人,在傳統(tǒng)的組分夸克模型(即Glashow-Isgur模型)基礎(chǔ)上發(fā)展了一個(gè)新的模型:夸克蛻定域色屏蔽模型(QDCSM)。它足通過引入

5、夸克蛻定域來擴(kuò)大模型空間并且考慮重子內(nèi)部以及重子之間夸克的顏色禁閉勢(shì)的不同,改進(jìn)了夸克模型的哈密頓量。QDCSM成功地解釋了核子-核子以及核子-超核相互作用,能夠很好地描述氘核性質(zhì)。由于夸克蛻定域類似于分子中電子的公有化,QDCSM很自然地解釋了核力與分子的相似性。進(jìn)一步的研究也表明該模型中的中程吸引機(jī)制:夸克蛻定域+色屏蔽效應(yīng)能夠很好地代替手征夸克模型中的σ介子交換。
　　 由于普通強(qiáng)子的顏色結(jié)構(gòu)的唯一性,使我們構(gòu)造模型變得容

6、易且有效,但也限制了我們從中了解更多QCD顏色的信息。為了得到更多關(guān)于顏色結(jié)構(gòu)的信息,必須研究多夸克系統(tǒng)。對(duì)于非奇異的雙重子已有很多研究,本論文致力于帶奇異數(shù)的六夸克系統(tǒng)的研究。首先通過對(duì)所有可能的帶奇異數(shù)的雙重子態(tài)進(jìn)行系統(tǒng)的搜索,找出可能的雙重子態(tài)。為了給相關(guān)的實(shí)驗(yàn)提供更多的信息,利于實(shí)驗(yàn)上尋找雙重子態(tài),我們還進(jìn)行了重子-重子散射問題的計(jì)算,因?yàn)殡p重子態(tài)若存在,它必然在相應(yīng)的重子-重子散射中以共振的形式出現(xiàn)。我們組采用共振群方法(RG

7、M),對(duì)核子-核子(NN)散射進(jìn)行了計(jì)算,當(dāng)包含N△以及ΔΔ道耦合時(shí),在NN3S1,3D3和1D2相移中發(fā)現(xiàn)了共振,可以用來解釋CELSIUS—WASA合作組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在此我們將RGM應(yīng)用于奇異重子的散射。由于奇異重子的質(zhì)量不是所構(gòu)成它的三個(gè)夸克的質(zhì)量和,RGM中中兩個(gè)重子的理論約化質(zhì)量與雙重子系統(tǒng)的實(shí)際的實(shí)驗(yàn)約化質(zhì)量是不同的。為了與實(shí)驗(yàn)比較,必須對(duì)RGM方程進(jìn)行修正。因此,在本論文中我們采用了一種有效的辦法,在不違背泡利不相容原理的

8、提前下,對(duì)RGM方程進(jìn)行合理的修正。論文的主要工作分為以下兩個(gè)部分。
　　 1.在手征夸克模型(ChQM)及夸克蛻定域色屏蔽模型(QDCSM)框架下,系統(tǒng)研究所有由越態(tài)重子構(gòu)成的S=-1到S=-6奇異六夸克系統(tǒng),尋找可能的束縛態(tài)。通過兩個(gè)模型關(guān)于奇異雙重子束縛態(tài)的探究結(jié)果,我們發(fā)現(xiàn)兩個(gè)模型給出相同的雙重子態(tài)候選者,再一次說明了兩個(gè)模型中程吸引機(jī)制的等價(jià)性,它們差別僅在于結(jié)合能大小不同；另一方面,確定了一些可能的奇異雙重子態(tài)。

9、r>　　 2.采用RGM進(jìn)行重子-重子散射的計(jì)算,通過散射相移的突變來尋找共振態(tài)。研究結(jié)果表明,第一步工作中得到韻束縛態(tài)都會(huì)在相應(yīng)的重子-重子散射中以共振的形式出現(xiàn),共振能量都比束縛態(tài)計(jì)算得到的能量偏低一些。并且在我們的研究中發(fā)現(xiàn)一種有趣的現(xiàn)象:對(duì)于一個(gè)確定的束縛態(tài)與不同散射道耦合時(shí)候,散射相移中共振出現(xiàn)的位置基本相同。如果多個(gè)束縛態(tài)與散射道耦合,一般只有能量最低的態(tài)以共振的形式出現(xiàn)。除非各個(gè)束縛態(tài)道間的耦合強(qiáng)度很弱,會(huì)出現(xiàn)多個(gè)共振峰

10、的現(xiàn)象。研究結(jié)果表明沒有發(fā)現(xiàn)八重態(tài)-八重態(tài)重子構(gòu)成的束縛態(tài),但有一些八重態(tài)-十重態(tài)重子以及十重態(tài)-十重態(tài)重子構(gòu)成的奇異雙重子共振態(tài)存在。這些態(tài)分布于2400MeV-2800Mev的能區(qū)范圍。寬度一般只有幾個(gè)MeV,但是考慮十重態(tài)重子自身寬度之后,總的寬度將會(huì)增加到幾十MeV。由于這些共振態(tài)出現(xiàn)在核子-超核以及超子-超子的D波散射相移中,因此建議實(shí)驗(yàn)上利用奇異粒子束進(jìn)行實(shí)驗(yàn)搜索,檢驗(yàn)理論預(yù)言。具體結(jié)果如下:(1)可以通過NA,N∑散射,在

11、2440-2540MeV能區(qū)范圍尋找SIJ=-1,1／2,3的共振態(tài)Δ∑*(共振寬度為48—118MeV)。(2)可以通過N三散射,在2400-2430MeV能區(qū)范圍尋找SIJ=-2,0,2的共振態(tài)N()*-∑∑*-∑*∑*(共振寬度為10-11MeV)和在2620-2660MeV能區(qū)范圍尋找SIJ=-2,1,3的共振態(tài)△()*-∑*∑*(共振寬度為50-90MeV)。(3)可以通過重構(gòu)人三的頂點(diǎn)并在其不變質(zhì)量譜上,在2528-2547