夸克模型和新强子态结构研究

Belle, Babar, BES collaboration, etc., have recently discovered and confirmed many new hadronic states, the so-called XYZ particles. Most of them are charmonium-like states and above the open-charm thresholds and, a few states have units charge. Molecular states, diquark-antidiquark states, hybrid states and so on have been put forward by theoretical physicists for interpretation these new hadronic states. The spectrum of charmonium states below the open-charm thresholds well fit to the expectations from valence quark model, while the XYZ particles do not fit them. The unquenched quark model which is taken sea quarks excitation into account to the valence quark model is a very important next step. The mesonic spectrum will be recalculated within the unquenched quark model in this project and this model will be tested by comparing from the calculated result and the data released by experimental collaboration. We expect to interpret and predict the new hadronic states. At the quark level, on the other hand, the effects of tensor interaction and color coupled channel will be explored in pure four-quark systems. We expect to interpret the charged XYZ particles and predict new pure four-quark states by considering the above effects. This project will deepen to understand the hadronic strctures and strong interactions well and, complete the model of low-energy QCD. We expect that the quark model can describe the real physics closely and has well prediction, to help the domestic and foreign experimental collaborations to research hadronic states.

近年来Belle, Babar, BES等实验合作组已发现和验证了许多新强子态（XYZ粒子），其中的大部分粒子与粲偶素相关，且能量高于阈值，部分粒子还带有单位电荷。理论工作者对这些新粒子提出了分子态，diquark-antidiquark态，混杂态等可能的解释。价夸克模型成功地描述了阈值下低激发态的粲偶素能谱，但解释"XYZ粒子"时遇到很多困难。在价夸克模型中考虑海夸克激发成分的混合已成为夸克模型的发展方向- - -非淬火夸克模型。本项目将利用非淬火夸克模型重新计算介子谱，对比实验结果以检验该模型、分析和预言新强子态；另外，基于夸克层次研究纯粹四夸克系统中张量力的贡献和颜色耦合效应，期待解释带有单位电荷的"XYZ粒子"，并预言新的四夸克态。该项目的研究将深化对强子结构和强相互作用的认识，完善"低能QCD"模型,使模型更接近真实物理，更有预言能力，为国内外重大科学装置上进行强子研究提供理论先导。

利用轻夸克间没有介子交换的BCN夸克模型和有介子交换的几种手征组分夸克模型对四夸克、六夸克系统的能谱进行了研究，提出了一些可能的多夸克态；利用多高斯展算法，基于手征夸克模型、夸克对真空产生模型，对粲夸克偶素和底夸克偶素高激发态的强衰变性质进行了自洽计算；利用NJL模型和Dyson-Schwinger方程对QCD手征对称破缺和相变进行了研究。. 在研究四夸克体系时，隐色道有助于四夸克态的形成；张量力对四夸克系统的能谱影响非常小，对四夸克系统形成束缚态几乎没有贡献；四夸克体系中的湮灭相互作用对同位旋为零的体系有贡献，且如果考虑有效胶子质量，则可以很自然地解释X(3872), Zb(10610)两个新强子态；在diquark和antidiquark间采用色屏敝禁闭势，有助于四夸克体系形成束缚态，可以把Zc(3900)解释为四夸克结构。. 多体相互作用有利于重子偶素形成束缚态，X(1835)、 X(2370)、Y(2175) 、Y(4360)、Yb(10890)可以解释为重子偶素结构。. 自洽计算夸克-反夸克组成的介子能谱和衰变性质时，2夸克与4夸克的混合不仅对能谱的改变有贡献，而且对衰变宽度的改变也有很大的贡献。. 本项目发展了多高斯展开算法，丰富了组分夸克模型在多夸克体系中的应用，解释了实验上发现的部分新强子态，计算了部分可能的新强子态能谱，为LHCb、BES、Belle等实验合作组在实验上验证和探索新强子态提供了一些理论依据和建议。