强子光锥波函数及QCD的非微扰特性研究

Nonperturbative QCD originates from the asymptotic freedom and the quark confinement of the strong interaction. In investigations of processes related to the strong interaction, the traditional perturbation theory fails and we need to develop some nonperturbative methods. The light-cone distribution amplitudes (LCDAs) of the hadron describe the distribution of the longitudinal momentum of the hadron on the internal particles inside the hadron along the light-cone. LCDAs not only reflect the internal dynamical properties of the hadron, but also are fundamental input parameters of many nonperturbative methods that do not depend on a large amount of concrete physical processes. The new development of the high energy particle physics provides more accurate data such as heavy b hadrons, which take great chances for us to test the standard model and search for the new physics beyond the standard model than any time before. Heavy flavor physics is an important window to study the strong interaction. Studies of some weak decay processes of the heavy hadrons help us to understand the intrinsic properties of the strong interaction and the detailed information of the hadronization. This proposal focuses on the nonperturbative properties of the QCD. We plan to study the light-cone distribution amplitudes of the decuplet baryons and give the explicit expression of these wave functions. We will adopt the nonperturbative method to investigate the weak decay processes such as the semileptonic and the rare decay processes of the heavy hadrons, and search for the physical intrinsic properties of the CP violation. We also concern about the new development of the exotic states and use the QCD sum rules to investigate these new states. In additon, we will discuss the limitation of the QCD sum rules in investigating the multiquark states, especially the molecular states, and give some rules to decide how to use the QCD sum rules to distinct the different structures between the multiquark states and the molecular states.

非微扰QCD源于强相互作用的渐近自由和夸克色禁闭性质，在涉及强相互作用的物理过程中，传统的微扰理论不再适用，需要发展非微扰方法。强子的光锥分布振幅是描述强子沿光锥的纵向动量在内部组分粒子上的分布函数，它不但反映了强子内部的动力学特征，而且是不依赖于具体过程的、在多种模型中广泛使用的基本输入参数。随着高能粒子物理实验的进展，一些重味强子的实验数据越来越精确，这为检验标准模型，探索标准模型外的新物理提供了前所未有的机遇。重味物理是研究强相互作用的重要场所，对于了解强子化过程的细节、QCD的非微扰本质有重要的借鉴价值。本项目着眼于QCD的非微扰特性，主要研究基态十重态重子的光锥分布振幅，利用非微扰方法研究重味物理的弱衰变过程，探讨CP破坏的物理机制；关注新强子态的最新进展，使用QCD求和规则研究新强子态，同时探讨该方法在研究多夸克态、特别是分子态构型过程中的局限性，并给出明确判据。

强子物理涉及到强、弱及电磁相互作用，是研究基本相互作用的重要平台。由于强相互作用的非微扰特性，在研究强子的物理性质时，非微扰方法的应用是一个重要的研究方向。本基金项目“强子光锥波函数及QCD的非微扰特性研究”主要研究基态重子的光锥分布振幅，重味强子的衰变特性，新强子态等相关内容。经过项目组成员的努力，我们在以下方面给出了研究结果：在次领头阶共形自旋精度上，给出了基态Λ重子的光锥分布振幅的一般形式；研究了基态十重态重子Δ光锥分布振幅，给出了一般形式的定义，利用非局域三夸克矩阵元给出了非微扰参数，并得到了分布振幅零头阶共形自旋展开系数与非微扰参数的关系，非微扰参数的求和规则正在整理中；研究了有限温度下十重态重子质量谱，给出了质量随温度的依赖关系，预言了重子-夸克的二级相变的可能温度；研究了Λc重子到中子的半轻衰变过程，给出了衰变宽度和分支比，结果表明，该衰变道可能在实验上得到准确测量；在手征微扰理论框架下研究了重味强子D_s0^* (2317)及D_s1 (2460)的强衰变过程，预言了衰变宽度，研究了奇特强子态的强衰变过程；此外，关注了μ子氢原子问题，研究了μ子氢原子的光谱结构，提出了一种可能的高频X激光的发光原理；最后还研究了Bs介子到粲介子的半轻衰变，利用重夸克有效理论，在QCD求和规则框架下给出了跃迁形状因子，并预言了相关过程的衰变宽度和分支比。