重味强子物理与量子色动力学

Quantum chromodynamics is one of the bases of the standard model of particle physics. The study of heavy hadron physics and quantum chromodynamics is an important subject in the frontiers of particle physics, not only for the test of the standard model but also for the investigation of physics beyond the standard model. Experimentally, the high energy colliders like the Tevatron,the B factories, and the BEPC have collected a large number of data samples in heavy hadron physics, and in particular the LHC is collecting more data. Based on these measurements we will make investigations for related heavy hadron physics and quantum chromodynamics, including topics on charmonium and bottomonium, the B meson, other heavy flavor mesons, and the new XYZ hadrons discovered in recent years. Theoretically, we will study heavy quark effective theories,such as the nonrelativistic QCD factorization and other approaches, and put stress on QCD radiative corrections and relativistic corrections. We are aimed at resolving the conflicts between new experiments and current theoretical results, and clarifying the production and decay mechanisms of heavy quarkonia and other heavy flavor hadrons in hadron-hadron collision, e+e- annihilation and B meson decays.

量子色动力学是粒子物理标准模型的基石之一。与重强子相关的物理对微扰和非微扰量子色动力学的深入研究和对超出标准模型的新物理的研究都有重要意义。在实验上，B 工厂和BEPC等正负电子对撞机，以及Tevatron 和LHC等强子-强子对撞机已在重强子物理领域积累了大量数据，为重强子物理和量子色动力学的研究提供了实验基础。本项目将密切结合实验，开展重强子物理和量子色动力学的研究，包括粲偶素和底偶素、B介子和其它重味介子、以及近年来所发现的XYZ等新强子态的物理性质的研究。在理论上主要涉及与重夸克相关的有效理论的研究。本项目将对量子色动力学的辐射修正和相对论效应进行深入研究，探讨粲偶素与底偶素以及其它重味强子的产生和衰变机制,探讨重强子物理中处理QCD辐射修正的方法及其物理效应。

本项目开展重味强子物理和量子色动力学的研究，理论研究密切结合大型强子对撞机LHC 和Tevatron、正负电子对撞机 B 工厂和BEPC等实验。内容包括强子对撞机上重夸克偶素产生的研究，含重夸克的新强子态的研究，及B介子半单举衰变到粲偶素的研究，等。在自旋单态粲偶素ηc在大型强子对撞机LHC上的产生、Upsilon(ns) (n=1,2,3)粒子及其P波激发态chi_{bJ}(np)（n=1,2,3）的产生、一对J/ψ粒子在强子对撞机上的产生、重夸克偶素产生中的碎裂效应与碎裂函数的解析计算、新强子态X(3872)性质及其在强子对撞机上的产生、双粲重子Xi_cc（++）和QCD求和规则，及B介子半单举衰变到自旋三重态D波粲偶素的研究等方面取得了有意义的结果。解释和预言了一些新的实验现象，深化了对量子色动力学微扰和非微扰性质特别是辐射修正效应的理解，如：1.QCD的高阶辐射修正在很多物理过程中起重要甚至是决定性的作用；2.在强子对撞机上重夸克偶素的产生过程中，色八重态机制不可或缺。在大横动量区域，色八重态的贡献占据主导地位；3.新强子态X(3872)很可能是P-波粲偶素与DD*分子态的混合态，其在强子对撞机上的产生主要通过其P-波粲偶素分量的产生进行。本项目在国际主流期刊上共发表论文9篇，其中Phys.Rev.Lett.1篇，其他发表在Phys.ReV.D, JHEP等期刊上。