Type IIB 弦理论及F-理论紧致化和模型构建

Superstring theory is a theory which can describe quantum gravity consistently, but it requires a ten-dimensional the space-time. How to come back to four-dimensional space-time and consistently including the standard model is an important problem. This project is to explore the problems related to the compactification and model building in the type IIB and the nonperturbative F-theory, including how to stablize the moduli and obtaining the de Sitter vacuum and breaking the supersymmetry, and also the study on how to construct the GUT theory to include the standard model in IIB and F-theory and the effects of the string theory on the parameters of the low energy models.

超弦理论是一个可以自洽描述量子引力的理论，但是理论要求时空维数为10维。如何回到四维时空并自洽的包含标准模型是一个重要的问题。本项目所要探讨的是TypeIIB弦理论以及非微扰的F-理论中的有关紧致化以及模型构建的问题。其中包括如何稳定模参数,得到de.Sitter的真空，破坏超对称以及在IIB弦理论，在F-理论中如何构建包含标准模型的大统一理论，以及弦论对低能有效理论中模型参数的影响。

近年来，实验上看到了许多奇特强子态不能用原来的夸克模型理解，如何理解这些态的产生机制是大家关心的一个问题。本项目执行时最初由于当时F-理论和TypeIIB-弦理论模型构建方面国际上也没有非常重要的进展,　我们于是将研究计划调整到了对奇特强子态的产生机制和性质的研究上。具体研究内容和结果如下..(1)我们首先是一般性的讨论了一个可解的Friedrichs模型下的束缚态、虚态、共振态的性质。我们讨论了加入相互作用之后产生的各种态和没有相互作用时的裸态的关系及其性质，并且将其推广到多个道的情形，从而对由相互作用动力学产生出来的态的性质有了一个较一般的认识。..(2)在此基础上，我们将Friedrichs模型与3P0模型结合，具体应用到粲夸克偶素相关的系统中，发现X(3872)是由裸粲夸克偶素和连续态相互作用动力学产生出来的态，并给出了其用裸的分立态和连续态线性叠加的表达式，如果是束缚态的话，可以给出各个成分的比例的一个估算。还讨论了粲夸克偶素的第一激发的p波各道里的可能的共振态，与实验结果基本一致，并给出了关于hc(2P)的预言。..(3)我们还将此方法用到b-夸克偶素对应的系统中，讨论了是否可能出现与X(3872)相对应的类似奇特强子态，我们在B反B*阈下发现了一个虚态，在lineshape的阈附近可能有一个小共振峰，但是我们指出此共振峰并不是由虚态主要贡献的，而主要是由形状因子的结构给出来的。我们还讨论了相关的B反B*和B*反B*道中伴随的共振态，及实验上可能出现的可观测的效应。..(4)利用上面关于X(3872)的讨论结果，我们还进一步计算了X(3872)衰变到J/ψρ(ππ)和J/ψω(πππ)过程的衰变宽度比值，用我们的方法对同位旋破缺的效应给了一个理解，并进一步计算了到χ_{cJ}π的衰变宽度与实验进行了对比。..总之，我们一系列的工作给出了一个由于裸态和连续态相互作用而动力学产生奇特强子态可能的机制，并能够解释实验上观测到的X(3872), 进而可以推广到其他系统中，加深了我们对强子相互作用中产生的各种态的理解。其中对束缚态、虚态、共振态的性质的讨论具有一般性，对其他与散射有关的量子系统中有一定的借鉴意义。