基于CLAS/JLab光致产生实验的轻强子谱理论研究

The study of light hadron spectrum is important for understanding the quark confinement, the origin of the mass of the visible world and the non-perturbative QCD. It also serves as the basis of the nuclear physics and astrophysics research. The CLAS/JLab experiment is propitious to the study of light hadron spectrum due to its merits, such as high energy, high luminosity, 4πdetection angle and higher polarization. Up to now a large amount of photoproduction data have been accumulated at CLAS but do not be utilized fully. We will dig the rich physical information in the data combined with other experimental results in the world. In our research the effective Lagrangian method, chiral quark model and partial wave analysis will be applied in the analysis of the experimental data. Besides, we will take part in developing the partial wave analysis software, LanzhouPWA. This research will help us to unveil the mechanism for the production of the light baryon, meson or their excited state with photon-nucleon interaction, especially for the multi-meson production with sequential decay. It will enrich our acknowledge about light hadron spectrum especially strange baryon spectrum，based on which the widely concerned issues in the hadron physics, such as "missing" resonances and exotic states, can be explored. This study will provide useful information for the future hadron physics experiments at the Chinese big science facilities, Lanzhou Cooler Storage Ring (CSR) and Shanghai Synchrotron Radiation Facility (SSRF).

轻强子谱研究对于理解夸克禁闭与可见世界质量来源，加深人们对于非微扰QCD的认识具有重要意义，也是核物理、天体物理的重要研究基础。JLab实验室的CLAS实验对于轻强子谱研究具有独特的优势，如能量高、亮度大、4π探测角、极化度较好。目前CLAS实验已经积累了大量的光致产生实验数据还没有得到充分利用，我们将结合世界上其他实验组的实验结果对实验数据进行分析，挖掘其中丰富的物理信息。在研究中我们将运用多种研究方法如等效拉氏量、手征夸克模型及分波分析对实验数据进行分析，并参与开发分波分析软件LanzhouPWA。这样我们可以揭示光子与核子反应产生重子、介子及其共振态特别是多介子产生过程中多级衰变反应的反应机制，加深人们对于轻强子谱特别是奇异重子谱的认识，从而研究失踪共振态、奇特强子态等人们所关心的重要问题。这些研究也将为我国兰州冷储存环CSR和上海光源上将来进行的强子物理实验提供支持。

在项目执行中我们围绕CLAS/JLab的光致产生过程进行了轻强子谱理论研究。按照计划通过手征夸克模型研究了CLAS上的奇异介子光致产生过程。通过拟合CLAS合作组的Σ（1385）和Λ（1520）光致产生的最新实验结果，我们研究了其反应机制，探讨了起主要贡献的核子共振态Δ（2000）和N（2120）的内部结构。我们研究了光致产生过程中引入雷吉处理时的局域规范不变性问题，将满足局域规范不变的contact项应用于在Σ(1385)的光致产生过程，很好的拟合了实验结果。还研究了隐粲核子共振态及其在JLab上研究的可能性，以及通过t道交换产生轻介子a2(1320)。通过本项目的研究，分析了CLAS@JLab实验组的实验数据，提取了相关的核子共振态的信息及内部结构，既解释了相关的实验结果，也加深了人们对于2GeV附近核子共振态的理解，并且对JLab上未来可能开展的实验进行了预言。发表了21篇研究论文，被相关理论研究组广泛引用。相关理论结果得到了CLAS@JLab等实验组的肯定，被实验组文章及相关会议报告引用，对相关实验起到了推动作用。