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用K矩阵方法研究Dπ，Dη，D_s（？）散射

作　者: 王翠翠
导　师: 梁伟红
学　校: 广西师范大学
专　业: 理论物理
关键词: K矩阵方法轻赝标介子-重赝标介子散射耦合道极点 D0*共振态
分类号: O572.33
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

强相互作用、电磁相互作用、弱相互作用和引力相互作用是自然界物质之间的最基本的相互作用,目前为止,量子色动力学(QCD)是描写强相互作用最为成功的理论。因为现在还不能对非微扰QCD进行严格求解,所以对强子物理的研究仍需要借助各种模型或低能有效理论等方法进行。在低能有效理论中,手征微扰论是最为成功的方法之一,它在解释低能介子-介子散射实验数据方面获得了很大的成功。本论文的工作就是基于手征微扰论构造出的手征有效拉氏量来进行研究重味介子的。强子分为介子和重子,其中重味介子是含有粲夸克或底夸克的介子。重味夸克之间的强相互作用由量子色动力学来描述。自20世纪40年代罗切斯特和布特勒等人陆续发现重介子以来,对重味介子的研究一直是粒子物理学中的重要工作内容之一。在高能物理和粒子物理中,重味介子的产生和衰变实验对量子色动力学和非微扰QCD提供了非常重要的信息,所以研究重味介子产生和衰变过程可以加深我们对强相互作用的理解。近些年来,实验上发现了一些新的重味介子态,如D 0*(2308)、D 0*(2407)、D 1 *(2460)、0D1 (2420)、D s0(2317)、D s1(2460)、X (3872)、X (3940)、Y (3940)、Y (4260)等。这些重味介子与手征Goldstone玻色子和基态的赝标重介子的S波相互作用具有相同的量子数,且离相应的道的阈值很近,因此研究轻赝标介子与重介子之间的S波相互作用将对理解这些重介子的性质有重要的意义。本文用K矩阵方法对轻赝标介子与重赝标介子之间的S波相互作用进行了研究,具体的研究例子为耦合道的Dπ、Dη和Ds K的S波散射,进而研究自旋-宇称量子数J P= 0+的粲味介子D 0*。目前实验上只有Belle合作组和FOCUS合作组报道了对D0 *介子的观测结果,两个合作组对于D 0*粒子的观测结果并不一致,它们是否是同一个态存在着很大的争议。理论上也未能很好地解释D 0*粒子,关于D 0*共振态的性质及其内部结构也存在着争议。我们首先介绍本论文工作的理论基础以及重味介子的研究现状,然后从手征微扰论构造出的轻赝标介子-重赝标介子手征有效拉氏量出发,考虑了矢量介子交换的情况,计算出同位旋I =1/2的Dη, Ds K, Dπ散射的玻恩振幅,然后再利用K矩阵方法求出耦合道的Dπ、Dη和Ds K散射振幅,并作分波投影得到S波的散射振幅。考虑到要描述强子内部结构的效应,我们引进了参数化的单极点形状因子来压低在高动量转移时介子交换的贡献,自由参数为形状因子的截断参数Λ。我们通过在幺正化振幅上寻找极点的方法,研究了由轻赝标介子与重赝标介子之间的S波相互作用而动力学产生的J P= 0+、C =1的标量粲介子共振态,计算了它们的质量和宽度,并结合实验结果和其它理论预言的结果进行了分析,得到了一些有意义的研究结果。在不考虑形状因子的情况下,我们的计算是不含自由参数的,动力学产生了4个D 0*共振态,它们的质量和宽度分别如下:质量较低的两个D0 *态的宽度较大,而质量较高的两个D0 *态的宽度较小。在我们的理论框架下,这些D 0*共振态具有介子-介子分子态的结构。我们预言的较轻的D0 *分子态的质量远小于夸克模型预言的、具有cu结构的D0 *态的质量。因此,如果实验上发现质量远低于夸克模型预言的D0 *态,将有可能是我们预言的质量较低的D0 *分子态。在考虑形状因子的情况下,理论计算的自由参数为形状因子的截断参数Λ。计算的结果也能动力学产生4个D 0*共振态,只是由于形状因子的引入,共振态的质量和宽度有不同程度的移动。我们在计算中对截断参数Λ分别取值为2.3, 2.5和2.7GeV,通过比较这些结果可以考察计算结果对于参数Λ的依赖情况。结果表明,计算结果对形状因子中的截断参数Λ取值并不是很敏感。我们期待着未来更大统计量的实验数据以及更合理的实验数据分析方法来检验我们对标量粲介子的理论预言。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-10
第一章引言  10-13
第二章介子分类及重味介子研究现状  13-21
  2.1 常规介子  13
  2.2 非常规介子  13-14
  2.3 重味介子研究现状  14-21
    2.3.1 非奇异粲介子  15-17
    2.3.2 奇异粲介子  17-18
    2.3.3 粲偶素态或类粲偶素态  18-21
第三章 S 矩阵理论和K 矩阵方法  21-29
  3.1 S 矩阵理论及其幺正性  21-22
  3.2 振幅T 的分波展开  22-24
  3.3 K 矩阵方法  24-27
  3.4 黎曼面和极点  27-29
第四章耦合道的S 波D π、Dη、D_s (K|-) 散射  29-56
  4.1 重赝标介子-轻赝标介子散射的拉氏量  29-31
  4.2 D π、Dη、D_s (K|-) 体系的同位旋本征态  31-32
  4.3 BORN 振幅  32-42
    4.3.1 Dπ→Dπ散射的玻恩振幅  32-35
    4.3.2 Dη→ D η散射的波恩振幅  35-36
    4.3.3 D_s (K|-) →D_s (K|-) 散射的波恩振幅  36-38
    4.3.4 Dπ→ D η散射的波恩振幅  38-39
    4.3.5 Dπ→ D_s (K|-) 散射的波恩振幅  39-40
    4.3.6 Dη→ D_s (K|-) 散射的波恩振幅  40-42
  4.4 加入形状因子  42-44
  4.5 散射振幅的S 波投影  44-46
  4.6 各黎曼面上的极点和共振态  46-56
    4.6.1 不加形状因子情况  47-52
    4.6.2 加入形状因子情况  52-56
第五章总结和展望  56-58
参考文献  58-67
致谢  67-68

用K矩阵方法研究Dπ，Dη，D_s（？）散射

内容摘要

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