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赝标量介子和矢量介子在U（3）×U（3）线性σ模型下的辐射衰变

作　者: 夏环宇
导　师: 陈建兴
学　校: 辽宁师范大学
专　业: 粒子物理与原子核物理
关键词: U(3)×U(3)线性σ模型辐射衰变贋标量介子矢量介子
分类号: O572.33
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

对介子的辐射衰变的研究是人们探索介子的内部结构和深入理解低能量子色动力学(QCD)的重要途径。近些年来,随着实验技术的不断发展,已经存在的介子辐射数据不断更新,相关实验的精度也不断提高。特别是,几个质量在1GeV以下的标量粒子在实验上被确证或它们的存在获得更多的实验支持引起人们对介子辐射衰变的更多的进一步关注。如果这些标量粒子存在,那么它们是夸克模型预言的的标量介子九重态成员,还是具有其它夸克结构的束缚态是人们非常关心并且也是仍然存在争议的问题。由于介子的夸克结构对辐射衰变非常敏感,因此,人们期望研究它们的辐射衰变过程能够为确证它们的夸克结构提供帮助。在这些标量粒子中,标量粒子σ的存在与否具有特殊的意义。因为人们不仅在实验上发现了它存在的信号,而且,它的存在将成为一个重要的模型—SU(2)线性σ模型的实验基础。SU(2)线性σ模型是为解释核子之间的相互作用而引入的。在这个模型中,除了一个标量σ粒子外,还有三个赝标量π介子。核子是通过它们发生相互作用的。当然,由于这个模型对解释低能核子—核子相互作用现象的能力有限以及σ粒子的存在性有疑问,这个模型很快就被非线性σ模型以及手征理论所取代。尽管如此,人们还是对SU(2)线性σ模型进行了发展。在它出现后不久,人们就提出了U(2)×U(2)线性σ模型,进而在上个世纪80年代提出了U(3)×U(3)线性σ模型。尽管这些模型成功地解释了一些实验现象,但并未引起人们的更多关注。但随着实验上对低质量标量粒子研究的进展,线性σ模型再次引起人们的兴趣。U(3)×U(3)线性σ模型具有如下特点:1、这个模型除包含一个赝标量介子九重态之外,引入了一个标量介子九重态,这些标量介子具有q(?)结构。这就使这个模型与实验上的标量粒子联系起来。2、这个模型通过U(3)×U(3)整体规范群的破缺使标量粒子获得质量,通过一个σ场的线性项使赝标量粒子获得质量。3、这个模型的拉格朗日量含有两个明显的对称性破缺项,其中一个体现了由于轻夸克质量不同造成的SU(3)明显破缺,另外一项描述了由U_A(1)轴矢流反常造成的对称性破缺。我们在此模型下对赝标量粒子π~0,η,η′的双光子衰变和矢量介子→赝标量介子+光子过程,赝标量介子→矢量介子+光子过程进行了计算。如上面所述,计算中自然包含了SU(3)明显破缺和U_A(1)轴矢量流反常效应。计算结果表明,在合理的u夸克组分质量以及矢量介子与夸克对耦合值范围内,U(3)×U(3)线性σ模型给出了的结果与实验值符合得很好。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-6
第一章引言  6-18
  1.1 夸克模型  6-15
    1.1.1 同位旋守恒—SU(2)对称性  6-7
    1.1.2 SU(3)对称性和夸克模型  7-10
    1.1.3 Gell-Mann-Okubo质量方程  10-13
    1.1.4 ω～φ混合态  13-14
    1.1.5 Zweig规则和"粲"的发现  14-15
  1.2 轻介子态  15-16
  1.3 工作简介  16-18
第二章线性σ模型  18-32
  2.1 QCD的手征对称性  18-21
  2.2 SU(2)线性σ模型  21-23
  2.3 U(3)×U(3)线性σ模型  23-32
    2.3.1 U(3)×U(3)线性σ模型概述  23-25
    2.3.2 U(3)×U(3)线性σ模型中的拉格朗日量  25-26
    2.3.3 对称性分析  26-27
    2.3.4 自发对称性破缺  27-28
    2.3.5 质量与混合角  28-31
    2.3.6 U(3)×U(3)线性σ模型的重要预言  31-32
第三章 VMD模型  32-36
  3.1 矢量介子主导模型概述  32-33
  3.2 VMD模型的基本思想  33-36
    3.2.1 规范理论在VMD模型上的应用  33-34
    3.2.2 矢量介子主导模型的拉格朗日密度  34-36
第四章 U(3)×U(3)线性σ模型下的辐射衰变  36-51
  4.1 拉格朗日量  36-38
  4.2 夸克三角图  38-42
  4.3 相关过程的实验值  42-43
  4.4 P→γγ  43-45
  4.5 V→Pγ  45-48
  4.6 数值结果与讨论  48-51
第五章结论  51-52
参考文献  52-56
致谢  56-57

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