重子及重子系统的类分子态结构研究

Connecting closely with the experimental data from the high energy facilities both domestic and international, in terms of the chiral unitary theory for a unified description of the strong interaction between heavy-flavored meson and heavy-flavored baryon, and consideration of the coupled-channel effect, the spectrum of the molecular-like hidden heavy-flavored baryons can be reached by the mechanism of dynamical production. The resultant masses, widths and coupling strengths with various decay channels for generated baryons are compared with the experimental data and other theoretical predictions, the existent experimental data can be better understood. By employing the non-leptonic and semi-leptonic weak decays of b-flavored mesons and b-flavored baryons, the dynamical productions of molecular-like heavy-flavored baryons can be investigated and the observables such as the invariant mass distribution, decay branching ratios, for these baryons can be predicted and further experimental examinations are proposed. Applying the fixed center approximation for the three-body interaction in the studies of hadrons to the hadronic system with the baryon number B=2 in the hadronic level, whether d* is a three-body molecular-like state or a six-quark exotic state might be clarified by comparing with the data and the predictions from quark models. The other B=2 systems with strangeness would be studied as well for examining the possible existence of a three-body molecular-like state or an exotic state. The findings would enhance our knowledge of the structures of hadrons and the hadron-hadron interaction, and would be significant for understanding and completing the model theory of “low-energy QCD”.

密切结合国内外相关大型科学装置的实验及其数据，采用手征幺正理论描述重味介子-重味重子间的强相互作用，在考虑耦合道效应的情况下，通过动力学产生机制获取具有类分子态结构特性的隐重味重子谱，将计算的质量、宽度及与各衰变道的耦合强度与实验数据和其他理论预言相比较，以期更好理解现有的实验数据。通过底味介子和底味重子的非轻子和半轻子弱衰变过程，研究具有类分子态结构的重味重子的动力学产生，给出它们的不变质量分布、衰变分支比等可观测量的理论预言，并提出实验建议。将处理强子三体相互作用的固定中心近似方法用于重子数B= 2强子体系的研究，从强子层次，结合另外的夸克层次的预言，弄清 d* 是三体类分子态还是六夸克奇特态，还将研究含奇异数的 B = 2 的系统，检测存在 B = 2 的三体类分子态或奇特态的可能性。研究成果将加深人们对强子结构和强相互作用的认识，对理解和完善“低能QCD”模型理论有重要的意义。

强子物理实验近年相继发现一些新的强子态，如5个窄Omega_c态、隐含c夸克的Pc(4450)态、重子数为2的d*(2380)等，其性质难以用常规强子态很好解释，可能是比常规强子态结构更为复杂的奇特强子态。本项目结合相关大科学装置的实验及数据，研究奇特强子态的性质、结构特性、产生机制及相关的强相互作用，主要内容和成果：(1)用推广的定域隐规范方法系统研究显含或隐含重夸克的介子-重子体系，动力学重现实验观测到的Omega_c(3050)、Omega_c(3090)、Omega_c(3119)态，预言了其量子数、与各反应道的耦合强度及其分子态结构成分；动力学产生了若干具有分子态结构的Omega_b态、双重味Xi_bc态，在无自由参数情况下给出质量、宽度、自旋-宇称及其主要结构成分的理论预言。挑选底味重子的一些衰变过程来检验上述动力学产生态的分子结构，计算其产生率、不变质量谱、衰变分支比等实验可观测量，解释现有实验数据并验证了这些重子态的分子结构特性，也给出与这些态内部结构密切相关的、可供实验检验的理论预言。(2)研究轻标量介子f0(500)、f0(980)、a0(980)或轴矢量介子h1(1170)、h1(1380)、b1(1235)在一系列重味介子衰变过程中的产生及其分子态结构特性，计算不变质量分布、衰变分支比等实验可观测量，与现有实验结果的比较支持这些态的分子结构图像，并对未来实验提出可行性建议和具有参考意义的理论预言。(3)对d*(2380)强衰变过程的研究表明其隐色成分至关重要，支持d*是紧致六夸克态为主的奇特态。对d*电荷分布和电磁形状因子的研究表明，这两个物理量对d*的不同结构模型敏感，为通过测量这两个物理量来鉴别d*内部结构图像提供了理论判据。(4)研究一些反应过程的三角奇异性及其对物理可观测量的影响，澄清了一些实验中观测到的散射截面或不变质量谱在某些特定能量处出现增强、反常同位旋破坏等现象，区分真实的强子共振态效应和运动学效应。以上研究成果有助于完善强子谱，深化人们对强子结构和强相互作用的认识，对理解和完善“低能QCD”模型理论有重要的意义。本项目共发表SCI收录的期刊论文42篇、会议论文14篇，培养8名硕士研究生。