轻标量介子谱的系统研究—理论研究

利用升级后的北京谱仪（BEPCII/BESIII）可以对质量在2 GeV以下的轻标量介子的结构与性质进行深入而系统的研究。由于轻标量介子具有与真空相同的量子数，对于它们性质的深入研究有助于我们更深入的理解量子色动力学的基本性质和手征对称性的动力学破缺机制。轻标量介子作为一类组分夸克模型难以理解的强子态，尽管对于其结构和分类存在许多不同的解释，但是由于受到当前实验精度的限制我们还无法对这些解释给出判别。BESIII的运行必然会产生大量的轻强子态从而对这些轻强子态的产生和衰变过程可以进行更为精确的测量。为此，通过对轻标量介子态的结构和分类进行深入系统地研究并与实验数据进行比较，可以揭示这些轻标量介子的结构和分类、发展处理非微绕物理问题的更完备的方法、构造包含轻标量介子的有效理论、弄清由QCD强相互作用引起的动力学自发对称性破缺机制。取得一批具有国际水平的成果。

标量介子在粒子物理中占有重要的地位。对于这一粒子性质的研究有助于我们深刻的理解量子色动力学的真空性质、手征对称性破缺机制以及质量的起源等问题。在该基金的支持下本人开展了标量介子的性质及其相关问题的研究，取得了一批有意义的成果。.. 考虑到对标量介子性质的研究不仅需要从结构上研究它的组成，也应从它们在相关物理体系中所起的作用上来分析其基本性质，我们的研究主要从这两方面展开：首先，从标量介子的结构上来说，它不仅有两夸克和四夸克结构而且还可能有胶球组份。出于这一考虑，注意到两夸克态和四夸克态具有不同的U(1)A 变换性质，我们构造了一个包含标量介子、赝标介子和重介子的线性Sigma模型并利用此模型研究了标量介子的不同组份—两夸克与四夸克—对衰变过程D1->D Pi Pi 贡献。根据我们的结果并与将来的实验数据比较可以初步判断标量介子的内部结构。利用此模型，积掉标量介子然后积入矢量介子，我们研究了重重子的手征结构并预言了重五夸克态的质量谱。同时，考虑到胶球的性质与QCD的Trace 反常有密切的联系我们分析了量子场论中trace 反常的计算对正规化方案的依赖从而指明trace反常是紫外正规化所不可避免的结果。其次，在标量介子在物理体系中所起的作用方面，我们通过具体、自恰的计算指明了标量介子在核子相互作用中的重要地位。在核子相互作用体系中不仅赝标介子和矢量介子，而且标量介子均起重要作用，但是如何将这些介子在一个模型中统一、自洽的描述并不容易。在我们的工作中，作为初步探索，我们先考虑含有赝标介子和矢量介子的有效理论同时利用Skyrme模型来研究重子的性质。利用Skyrme 模型研究重子的好处是在这一体系中我们不仅可以研究单个重子的性质而且可以研究重子物质的性质。我们的研究明确指明为了真实的描述单个重子的物理体系，标量介子的作用无可替代。同时我们利用此模型分析了重子物质的相结构。.. 另外，除了与标量介子相关的物理问题，本人在该项目的支持下本人也开展了奇异态强子唯象方面的研究。