粲偶素粒子辐射衰变的格点QCD研究

In this project, we are devoted to the pioneering theoretic research of charmonium physics which have developed rapidly due to the explosion of related experimental activity from BESIII, BARBAR etc. recently. We are going to give a systematic study of charmonium radiative decays in the frame work of Lattice QCD. Firstly, we are going to study the radiative transiton between S-wave charmonium to explain the discrepancy between theoretic predictions and experiment results. Secondly,We will also give a study of the newly found exotic charmonium-like states, such as X(3872) , to get some insight of their nature and property. Thirdly, we will study the mixing of glueball and light meson in J/Ψ radiative decay to light mesons combining with the results calculated before, which will be crucial in finding and determination of glueball in experiment.

本项目是结合近年来粲偶素物理新的实验进展而选定的理论前沿研究课题。项目拟在格点色动力学的理论框架下系统地研究粲偶素辐射衰变过程。(1)一方面，计算S波粲偶素粒子间的辐射跃迁过程，来研究实验结果与理论预言之间差异的原因。(2)针对近年来实验上发现的一系列类粲偶素奇特粒子,如X(3872)等，通过计算其相关的粲偶素辐射跃迁过程，以期为我们理解这些粒子的性质及结构提供重要的理论依据。(3)通过计算J/Ψ辐射衰变到轻强子的过程，结合已有的格点色动力学的计算结果，来进一步研究胶球与轻强子间的混合问题，为实验上寻找和确定胶球提供重要的理论依据。

本项目基本按照计划进行。并取得了预期成果。我们在淬火近似格点QCD的理论框架下计算了J/ψ辐射衰变到赝标胶球和η_c的过程。计算采用非对称的tadpole改进的规范场作用量及clover费米子作用量，这使得我们在时间方向有更好的分辨率。由于胶球信号衰减较快，一方面我们产生了上万的组态来得到较好的信号。另外，我们通过对24组胶球算符做变分得到一组优化的胶球算符，其两点关联函数在非常小的t时刻就达到了质量平台。我们的结果显示，J/ψ辐射衰变到赝标胶球的宽度远小于到η_c的过程，也小于辐射衰变到标量胶球的过程。该结果对实验及理论上研究和寻找胶球提供了重要的依据。我们也产生了具有2味动力学组态（海夸克为clover费米子）。在这些组态上，计算了胶球的质量谱。我们的结果显示，对于张量胶球，其质量在2.4GeV附近，与淬火近似下的结果一致，。采用ϵ_ijk TrB_i D_j B_k算符计算的赝标量胶球的质量在2.6GeV附近，也与淬火近似下的结果一致。而采用拓扑荷密度作为场算符，得到的质量在1GeV附近。而在标量道，我们得到的质量在1.4-1.5GeV，这与用夸克算符计算的基态质量接近。以上两个工作都是在由我负责建设，专门为格点QCD计算设计的计算机机群上进行。将有效的推动我国格点QCD领域的发展。