【摘要】：在近十幾年間,各大高能物理實驗組在研究高激發(fā)態(tài)重夸克偶素的隱粲(底)衰變時發(fā)現(xiàn)了大量的反�，F(xiàn)象。例如,Belle實驗組在研究T(5S0的衰變時發(fā)現(xiàn),其隱底衰變過程的衰變分支比都在10-3數(shù)量級。又例如,Belle和BESⅢ實驗組宣布發(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)。以上這些反常的實驗現(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,強子圈機制扮演著十分重要的作用。因此,本論文運用強子圈機制繼續(xù)對高激發(fā)態(tài)重夸克偶素的隱粲(底)衰變作了一系列的研究。研究內(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)機制對BESⅢ實驗組在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。由于計算強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理論。其中包括如下幾個方面:有效場理論的基本思想、重夸克對稱性、手征對稱性和非相對論性量子色動力學。然后基于重夸克對稱性、手征對稱性和非相對論性量子色動力學,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)嶒炓呀?jīng)投入運行,而目前粒子數(shù)據(jù)表上關(guān)于Υ(6S)的實驗信息又十分匱乏,所以針對T(6S)開展一系列的研究是十分必要的。于是,應用強子圈機制,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。在對理論結(jié)果進行分析后,我們認為未來以BelleⅡ為代表的實驗一定能夠觀測到T(6S)→XbJ(?)、T(6S)→XbJ、T(6S)→Υ(nS)η(')#和Υ(6S)→Υ(1D)η(')這四個過程,而這會使得T(11020)的性質(zhì)可以被更加全面和深入的理解。同時,衰變分支比之間的比值的穩(wěn)定性能夠幫助實驗更好的檢驗強子圈機制。值得一提的是,在2018年,Belle實驗組宣布觀測到了T(6S)→XbJ4 和Υ(6S)→XbJ 衰變過程,其實驗測量結(jié)果和我們的理論預言符合得很好。然后,本文探討了在BelleⅡ?qū)嶒炆习l(fā)現(xiàn)Υ(2D)和T(3D)的可能性。通過閱讀BelleII實驗白皮書,我們認為BelleⅡ?qū)嶒灴梢酝ㄟ^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,強子圈機制被應用于考察了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。計算結(jié)果顯示,BelleII實驗可以通過掃描質(zhì)心能量(?)s～mΥ(6s)時的ππt丟失質(zhì)量譜來尋找Υ(2D),并且BelleII實驗可以通過掃描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)。而對于Υ(33D3),實驗需另尋他法。最后,利用包含ISPE機制的擬合模型,本文對BESⅢ實驗組給出的e+e-→Ψ(3686)π+π-過程的散射截面和位于6個不同能量點的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附近的帶電增長結(jié)構(gòu)能夠被很好地重現(xiàn)。因此,ISPE機制可以導致位于妙(3686)π±不變質(zhì)量譜的帶電增長結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生。總之,利用強子圈機制,本文不僅對重夸克偶素的衰變和產(chǎn)生進行了考察,還對帶電類重夸克偶素作出了研究。如果未來的實驗能夠?qū)ξ覀兊慕Y(jié)果進行檢驗,那么強子圈機制在強子躍遷過程中所扮演的角色將會被更加深入地認識。
【學位授予單位】：蘭州大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：O572.33
【圖文】：

+ ，這個衰變道的分支比為84% [75]。 為了解釋這個實驗現(xiàn)象，圖1.1給出了Φ→ + 和Φ→ + 0這兩個衰變過程在夸克-膠子層次下的費曼圖 [75]。圖 1.1: Φ→ + （左圖）和Φ→ + 0（右圖）這兩個衰變過程在夸克-膠子層次下的費曼圖，此圖取自于文獻 [75]圖1.1表明，對于左邊Φ→ + 過程的費曼圖，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，而對于右邊Φ→ + 0的費曼圖，只要我們用圖中的剪刀剪開中間的膠子線，那么這張費曼圖就可以被分成兩個部分。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。 圖中散點代表實驗測量數(shù)據(jù)，實直方線代表對 信號的擬合直方線代表相空間分布。此圖取自于文獻 [122]。

, (1.34)有了T矩陣的虛部和實部后，Bugg在圖1.13中呈現(xiàn)了T矩陣實部、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)對應 [138]。圖 1.13: 中間態(tài) ˉ *（左圖）和 *ˉ *（右圖）圈中的CUSP結(jié)構(gòu)，其中實線為總的T矩陣的模方，虛線為T矩陣的虛部，點狀線為T矩陣的實部。此圖取自于文獻 [138]。與Bugg一樣，Swanson也運用參數(shù)化散射振幅的方法對實驗上觀測到的帶電類粲偶素和類底偶素的增長結(jié)構(gòu)作出了CUSP效應的解釋 [139, 140]。Swanson運用交叉對稱性（見文獻 [136]）將一個1到3過程轉(zhuǎn)為了一個2到2過程 [139, 140]。經(jīng)過這樣的轉(zhuǎn)換后，躍遷過程的費曼圖可以化為圖1.14這樣的形式，于是1到3過程的不變質(zhì)量譜就對應為2到2過程的散射截面 [139, 140]。同時

【參考文獻】

相關(guān)博士學位論文 前1條

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

本文編號：2763182