【摘要】：在近十幾年間,各大高能物理實(shí)驗(yàn)組在研究高激發(fā)態(tài)重夸克偶素的隱粲(底)衰變時(shí)發(fā)現(xiàn)了大量的反�，F(xiàn)象。例如,Belle實(shí)驗(yàn)組在研究T(5S0的衰變時(shí)發(fā)現(xiàn),其隱底衰變過程的衰變分支比都在10-3數(shù)量級(jí)。又例如,Belle和BESⅢ實(shí)驗(yàn)組宣布發(fā)現(xiàn)了一系列帶電類底夸克偶素態(tài)Zb(10610)、Zb(10650)和帶電類粲夸克偶素態(tài)Zc(3885)、Zc(3900)、Zc(4020)、Ze(4025)。以上這些反常的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象全都反映著,在高激發(fā)態(tài)重夸克偶素的隱粲(底)衰變中,強(qiáng)子圈機(jī)制扮演著十分重要的作用。因此,本論文運(yùn)用強(qiáng)子圈機(jī)制繼續(xù)對(duì)高激發(fā)態(tài)重夸克偶素的隱粲(底)衰變作了一系列的研究。研究?jī)?nèi)容包括:T(6S)的隱底衰變、Υ(2D)和T(3D)的產(chǎn)生以及利用ISPE(Initial Single Pion Emission)機(jī)制對(duì)BESⅢ實(shí)驗(yàn)組在e+e-Ψ(3686)π+π-過程的分(3686)π±不變質(zhì)量譜上發(fā)現(xiàn)的帶電結(jié)構(gòu)作出解釋。由于計(jì)算強(qiáng)子圈圖需要用到有效拉氏量方法,所以本文首先介紹了有效場(chǎng)理論。其中包括如下幾個(gè)方面:有效場(chǎng)理論的基本思想、重夸克對(duì)稱性、手征對(duì)稱性和非相對(duì)論性量子色動(dòng)力學(xué)。然后基于重夸克對(duì)稱性、手征對(duì)稱性和非相對(duì)論性量子色動(dòng)力學(xué),構(gòu)造描述重輕介子系統(tǒng)和輕介子之間的相互作用以及描述重夸克偶素和重輕介子之間的相互作用的有效拉氏量的一般方法得到了闡述。鑒于BelleⅡ?qū)嶒?yàn)已經(jīng)投入運(yùn)行,而目前粒子數(shù)據(jù)表上關(guān)于Υ(6S)的實(shí)驗(yàn)信息又十分匱乏,所以針對(duì)T(6S)開展一系列的研究是十分必要的。于是,應(yīng)用強(qiáng)子圈機(jī)制,本文接著考察了T(65)→XbJ(?)T(6S)→T(nS)η(')和Υ(6S)→T(1D)η(')衰變過程。最終的理論計(jì)算結(jié)果不僅給出了以上過程的衰變分寬度,還給出了以上衰變過程的不依賴于形狀因子中的參數(shù)CαΛ的分支比之間的比值。在對(duì)理論結(jié)果進(jìn)行分析后,我們認(rèn)為未來以BelleⅡ?yàn)榇淼膶?shí)驗(yàn)一定能夠觀測(cè)到T(6S)→XbJ(?)、T(6S)→XbJ、T(6S)→Υ(nS)η(')#和Υ(6S)→Υ(1D)η(')這四個(gè)過程,而這會(huì)使得T(11020)的性質(zhì)可以被更加全面和深入的理解。同時(shí),衰變分支比之間的比值的穩(wěn)定性能夠幫助實(shí)驗(yàn)更好的檢驗(yàn)強(qiáng)子圈機(jī)制。值得一提的是,在2018年,Belle實(shí)驗(yàn)組宣布觀測(cè)到了T(6S)→XbJ4 和Υ(6S)→XbJ 衰變過程,其實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果和我們的理論預(yù)言符合得很好。然后,本文探討了在BelleⅡ?qū)嶒?yàn)上發(fā)現(xiàn)Υ(2D)和T(3D)的可能性。通過閱讀BelleII實(shí)驗(yàn)白皮書,我們認(rèn)為BelleⅡ?qū)嶒?yàn)可以通過掃描Υ(6S)的ππ丟失質(zhì)量譜來尋找T(2D),以及通過掃描e+e→(1P)η和e+e-→T(LS)η這兩個(gè)過程的散射截面尋找T(3D)。于是,考慮到T(6S)及T(3D)粒子的質(zhì)量在BB閾值之上,強(qiáng)子圈機(jī)制被應(yīng)用于考察了T(6S)→T(LD)ππ、T(6S)→Υ(2D)ππ、Υ(33DJ)→hb(1P)η以及T(33DJ)→Υ(1S)η衰變過程。計(jì)算結(jié)果顯示,BelleII實(shí)驗(yàn)可以通過掃描質(zhì)心能量(?)s～mΥ(6s)時(shí)的ππt丟失質(zhì)量譜來尋找Υ(2D),并且BelleII實(shí)驗(yàn)可以通過掃描e+e →hb(1P)η和e+e-→Υ(1S)η過程的散射截面尋找T(33D1)以及通過掃描e+e-→Υ(LS)η過程的散射截面尋找T(33D2)。而對(duì)于Υ(33D3),實(shí)驗(yàn)需另尋他法。最后,利用包含ISPE機(jī)制的擬合模型,本文對(duì)BESⅢ實(shí)驗(yàn)組給出的e+e-→Ψ(3686)π+π-過程的散射截面和位于6個(gè)不同能量點(diǎn)的π(3686)π±以及π+π-不變質(zhì)量譜作了一次聯(lián)合擬合。擬合結(jié)果顯示,在不引入任何帶電類粲偶素共振態(tài)的情況下,僅僅一套擬合參數(shù)就能夠較好地重現(xiàn)出e+e→Ψ(3686)π+π-過程的散射截面以及所有的Ψ(3686)π一以及π+π-不變質(zhì)量譜,尤其是,質(zhì)量位于4.032 GeV附近的帶電增長(zhǎng)結(jié)構(gòu)能夠被很好地重現(xiàn)。因此,ISPE機(jī)制可以導(dǎo)致位于妙(3686)π±不變質(zhì)量譜的帶電增長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生�？傊�,利用強(qiáng)子圈機(jī)制,本文不僅對(duì)重夸克偶素的衰變和產(chǎn)生進(jìn)行了考察,還對(duì)帶電類重夸克偶素作出了研究。如果未來的實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驅(qū)ξ覀兊慕Y(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn),那么強(qiáng)子圈機(jī)制在強(qiáng)子躍遷過程中所扮演的角色將會(huì)被更加深入地認(rèn)識(shí)。
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O572.33
【圖文】：

+ ，這個(gè)衰變道的分支比為84% [75]。 為了解釋這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，圖1.1給出了Φ→ + 和Φ→ + 0這兩個(gè)衰變過程在夸克-膠子層次下的費(fèi)曼圖 [75]。圖 1.1: Φ→ + （左圖）和Φ→ + 0（右圖）這兩個(gè)衰變過程在夸克-膠子層次下的費(fèi)曼圖，此圖取自于文獻(xiàn) [75]圖1.1表明，對(duì)于左邊Φ→ + 過程的費(fèi)曼圖，我們不能在不觸及粒子線的情況下剪開膠子內(nèi)線將其分為兩部分，而對(duì)于右邊Φ→ + 0的費(fèi)曼圖，只要我們用圖中的剪刀剪開中間的膠子線，那么這張費(fèi)曼圖就可以被分成兩個(gè)部分。所以

1.10: 經(jīng)過效率修正后的 (6 )→ (1 ) + （左圖）和 (6 )→ (1 ) + （右圖）過程的 ( )丟失質(zhì)量譜。 圖中散點(diǎn)代表實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)，實(shí)直方線代表對(duì) 信號(hào)的擬合直方線代表相空間分布。此圖取自于文獻(xiàn) [122]。

, (1.34)有了T矩陣的虛部和實(shí)部后，Bugg在圖1.13中呈現(xiàn)了T矩陣實(shí)部、虛部和模方的線形（Line-shape）。圖1.13表明，在 ˉ *和 *ˉ *閾 值 處 出 現(xiàn) 的CUSP結(jié) 構(gòu) 可 以 分 別與 (100610)和 (10650)對(duì)應(yīng) [138]。圖 1.13: 中間態(tài) ˉ *（左圖）和 *ˉ *（右圖）圈中的CUSP結(jié)構(gòu)，其中實(shí)線為總的T矩陣的模方，虛線為T矩陣的虛部，點(diǎn)狀線為T矩陣的實(shí)部。此圖取自于文獻(xiàn) [138]。與Bugg一樣，Swanson也運(yùn)用參數(shù)化散射振幅的方法對(duì)實(shí)驗(yàn)上觀測(cè)到的帶電類粲偶素和類底偶素的增長(zhǎng)結(jié)構(gòu)作出了CUSP效應(yīng)的解釋 [139, 140]。Swanson運(yùn)用交叉對(duì)稱性（見文獻(xiàn) [136]）將一個(gè)1到3過程轉(zhuǎn)為了一個(gè)2到2過程 [139, 140]。經(jīng)過這樣的轉(zhuǎn)換后，躍遷過程的費(fèi)曼圖可以化為圖1.14這樣的形式，于是1到3過程的不變質(zhì)量譜就對(duì)應(yīng)為2到2過程的散射截面 [139, 140]。同時(shí)

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 王波;重夸克偶素的強(qiáng)躍遷和重味介子之間的相互作用[D];蘭州大學(xué);2018年

本文編號(hào)：2763182