非相对论量子色动力学在重夸克偶素相关过程包括重离子对撞过程中的应用

Nonrelativistic Quantum Chromodynamics(NRQCD) is one of the most successful model for explaining decays and productions of heavy quarkonia. This program will be devoted to the investigation of this model through some related processes. We focus on the questions including the polarization of hadroproduced heavy quarkonium, the dependence of NRQCD scale, and the universality of NRQCD long-distance matrix elements for different processes (including deep inelastic scattering). Furthermore, this program will employ NRQCD to proton-nuclei collision processes to investigate the production supression of quarkonium production in cold-nuclear-matter effects.

重夸克偶素自发现以来一直作为高能物理研究的焦点在实验和理论方面都取得了很大的进展。1995年建立的非相对论量子色动力学模型是现今描述重夸克偶素衰变和产生过程最成功的模型之一。本项目力图通过对相关过程的计算来研究此模型尚未澄清的诸多问题，包括强子对撞机产生重夸克偶素的极化，非相对论量子色动力学中的能标依赖问题，长程矩阵元在不同过程(如深度非弹过程)中的普适性问题等。更进一步，本项目期望将此模型应用到质子-重离子对撞产生重夸克偶素的过程中，通过重求和等技术用理论计算来对比大量已有的实验数据，并由此研究冷核物质效应中重夸克偶素产生压低的问题。

自1974年$J/\psi$粒子被发现以来，重夸克偶素产生机制就成为高能物理研究热点之一。本项目通过研究重夸克偶素产生过程来探索重夸克偶素产生机制，并将其应用到质子-重离子对撞过程中，研究冷核物质效应。具体来说，本项目深入研究了P波重夸克偶素粒子(如$h_c$和$\chi_c$等)在强子对撞机上的的产生、$J/\psi$粒子的极化、$\eta_c$粒子在强子对撞机和正负电子对撞机上的产生、$J/\psi$粒子在质子-重离子对撞过程中的产生、以及$J/\psi$在深度非弹性散射过程中的产生等过程，并发现了深度非弹性散射过程的研究中被整个高能物理学界忽视的一个错误，这个错误的发现对理论和实验都有重要影响。本项目的研究内容推动了重夸克偶素相关过程的研究，并对理解$J/\psi$极化难题提供了新的机遇。