低能区光子、介子驱动的散射过程中的重子谱理论研究

This program focuses on the hot topics of hadron phsyics at several large experimental facilities, such as J-lab, Spring-8, J-PARC. It aims to solve some important theoretical problems in baryon excitations. This program is to study the photon- and meson-induced reactions with a unified approach (i.e., chiral quark model), where we will derive the properties of baryon resonances, look for missing resonances, etc. By carrying out a combined investigation of the photon- and pion meson- induced reactions, on the one hand we will look for the newly found and unestablished nucleon and Δ resonances, such as N(1685), N(1875)S11, N(1875)D13 and N(2060)D15, and understand their properties. On the other hand we will further clarify some puzzles existing in the well-known resonances N(1535,1650)S11, N(1700)D13, N(1720,1900)P13, Δ(1600,1920)P33. By the study of the kaon meson induced reactions, on the one hand we will further understand the properties of Λ(1405,1670)S01、and Λ(1520)D03. Furthermore, we will look for the unestablished resonances Σ(1560, 1580, 1620, 1670) and derive their properties.

本项目是结合J-lab等几个国际大科学装置的近期和中长期强子物理实验目标而选定的理论前沿研究课题。项目拟探讨在统一的手征夸克模型框架下系统地研究光子驱动(γN)及介子驱动(πN、KN)的散射过程。通过对γN及πN散射的综合研究，一方面要寻找和确认N(1685)、N(1875)S11、N(1875)D13、N(2060)D15等最近新发现的态，提取它们的性质；另一方面要深入理解N(1535，1650)S11、N(1700)D13、N(1720，1900)P13, Δ(1600,1920)P33等已熟知但尚存争议的态的性质，发展和完善非奇异重子谱。 通过对KN散射的研究，一要深入认识Λ(1405，1670)、Λ(1520)等已经建立但长期有争议的超子共振态的性质；另外还要重点寻找尚未建立起来的一系列共振态Σ(1560, 1580, 1620, 1670)，理解它们的性质，发展和完善超子谱。

项目结合大科学装置 (如J-lab、ELSA和J-PARC等)上正在开展和即将开展的强子物理实验计划以及当前强子物理领域的研究热点，在统一的组分夸克模型框架下，研究了一些重要的πN和γN散射过程，以及重味强子的强衰变和电磁衰变性质，在以下一些方取得了创新成果：（1）完成了共振能区πN→πN，以及πN→KΛ/ηN散射过程的分析，合理理解了反应的机制，提取了反应过程中各主要共振态的性质，进一步证实N(1535, 1650)很可能理解为存在组态混合的三夸克态，而N(1440)很可能不是传统的三夸克态。 （2）系统地研究了中性π介子在核子上的光生过程, 合理理解了反应的机制，发现共振态Δ(1232)、 N(1535)和 N(1520)主导着这些反应过程，此外Δ(1620) 和N(1720) 也有不小贡献，进一步提取了反应过程中这些主要共振态的螺旋度振幅。（3）计算了粲夸克偶素和底夸克偶素的质量谱及其辐射衰变性质。发现较高的多极贡献对一些通常认为E1为主的跃迁过程有较大的修正。基于计算，我们也对通过辐射衰变寻找丢失的重夸克偶素态的可能性以及一些XYZ粒子的结构和夸克模型分类提出了我们的看法。（4）系统地研究了单重味重子的强衰变以及电磁衰变性质，对LHCb上新发现的Ωc (3000), Ωc (3050)，Ωc (3066), Ωc (3090)和Ωc (3119)的分类提出我们的看法，另外对一些尚未发现的共振态的性质给出了预言，对如何寻找这些丢失的态给出了我们的建议。（5）系统地研究了重-轻味介子的强衰变性质，发现DJ（3000）很可能与DSJ(3040)具有相同的夸克模型组态，D*J(3000)很可能是夸克模型组态13F4，此外， B*(5970)很可能是自旋-宇称为3-的组态13D3。我们的研究为寻找那些丢失的共振态提供了有益的参考。