多夸克强子态研究

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多多多多多多多多 多多多多多多多多 多多多 多多多 多多多 多多多 多多多多 多多多多多多 多多多多 多多多多多多 多多 多多多多多多多多多多多多 多多 多多多多多多多多多多多多 多多多多多多多多多多 多多多多多多多多 2012 多 6 多

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多夸克强子态研究. 报告人:吴佳俊 指导老师:邹冰松研究员 单位:中国科学院高能物理研究所. 交叉学科理论研究中心 中国科学技术大学 2012 年 6 月. 目录. 背景介绍 多夸克重子态研究 a. 寻找五夸克模型预言的 S * (1/2 - ) ; b. ` p p a ` p n p + 研究; c. 超重 N* 和 L * 预言。 多夸克介子研究 a. a0(980)-f0(980) 混合; b. Triangle Singularity ( TS )机制。 小结. 背景介绍. 夸克. 规范玻色子. 轻子. - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: 多夸克强子态研究

多夸克强子态研究多夸克强子态研究

报告人:吴佳俊报告人:吴佳俊指导老师:邹冰松研究员指导老师:邹冰松研究员

单位:中国科学院高能物理研究所单位:中国科学院高能物理研究所

交叉学科理论研究中心 中国科学技术大学 2012 年 6 月

Page 2: 多夸克强子态研究

目录目录 背景介绍背景介绍 多夸克重子态研究多夸克重子态研究 a. a. 寻找五夸克模型预言的 寻找五夸克模型预言的 (1/2(1/2--) ) ; ; b. b. p p p p p n p n 研究;研究; c. c. 超重超重 N*N* 和和 ** 预言。预言。 多夸克介子研究多夸克介子研究 a. a0(980)-f0(980) a. a0(980)-f0(980) 混合;混合; b. Triangle Singularityb. Triangle Singularity (( TSTS )机制。)机制。 小结小结

Page 3: 多夸克强子态研究

背景介绍背景介绍

夸克

轻子

规范玻色子

Page 4: 多夸克强子态研究

K+K0

- +

K-

0

K0

K*+ K*0

-

K*-

+

K*0

0

n p

-

0

0

+

- 0

△0 △- △+ △++

0*- *+

*- *0

-

介子: (qq)

Jp=0-

重子: (q q q)

Jp=1-

Jp=1/2+

Jp=3/2+

L = 0

Page 5: 多夸克强子态研究

背景背景 两夸克模型成功解释了赝标介子和矢量介子空间两夸克模型成功解释了赝标介子和矢量介子空间

基态能谱;三夸克模型成功解释了重子八重态和基态能谱;三夸克模型成功解释了重子八重态和十重态的空间基态能谱。十重态的空间基态能谱。

虽然三夸克模型对基态重子的质量描述很好,但虽然三夸克模型对基态重子的质量描述很好,但是由实验得到的质子中正反夸克的分布,奇异磁是由实验得到的质子中正反夸克的分布,奇异磁矩却显示简单的三夸克模型不能准确描述质子的矩却显示简单的三夸克模型不能准确描述质子的内部成分,海夸克在其中起了重要作用。内部成分,海夸克在其中起了重要作用。

对于激发态能谱,简单的两夸克模型和三夸克模对于激发态能谱,简单的两夸克模型和三夸克模型都不能较好描述。即使是质量最低的激发态,型都不能较好描述。即使是质量最低的激发态,都存在很多困难。都存在很多困难。

质量倒置问题;标量介子能谱…

Page 6: 多夸克强子态研究

目录目录 背景介绍背景介绍 多夸克重子态研究 a. a. 寻找五夸克模型预言的 寻找五夸克模型预言的 (1/2(1/2--) ) ; ; b. b. p p p p p n p n 研究;研究; c. c. 超重超重 N*N* 和和 ** 预言。预言。 多夸克介子研究多夸克介子研究 a. a0(980)-f0(980) a. a0(980)-f0(980) 混合;混合; b. Triangle Singularityb. Triangle Singularity (( TSTS )机制。)机制。 小结小结

Page 7: 多夸克强子态研究

质量倒置问题质量倒置问题N*(1440)uud (L=0 , n=2)N*(1535) ~ uud (L=1 , n=1)*(1405) ~ uds (L=1 , n=1)

N*(1440) N*(1535) ~ *(1405) ~ KN

N*(1440) [ud][uq]qN*(1535) ~ [ud][us]s*(1405) ~ [ud][sq]q

分子模型

五夸克模型u

du

SS

Su

uS

d

C. Helminen and D. O. Riska, NPA699, 624 2002.

S. L. Zhu, etc. High Energy Phys. Nucl. Phys. 29, 250 2005.

B. S. Zou, EPJA35, 325 2008.

N. Kaiser, P. B. Siegel, and W. Weise, PLB 362,23 (1995).

Jido, Oller, Oset, A. Ramos, Meissner, NPA725, 181 (2003).

J. P. Liu Z. Phy. C 22 171(1984)

三夸克模型

Page 8: 多夸克强子态研究

目录目录 背景介绍背景介绍 多夸克重子态研究多夸克重子态研究 a. a. 寻找五夸克模型预言的 (1/2-) ; b. b. p p p p p n p n 研究;研究; c. c. 超重超重 N*N* 和和 ** 预言。预言。 多夸克介子研究多夸克介子研究 a. a0(980)-f0(980) a. a0(980)-f0(980) 混合;混合; b. Triangle Singularityb. Triangle Singularity (( TSTS )机制。)机制。 小结小结

Page 9: 多夸克强子态研究

三夸克模型和五夸克模型的预言对比:* [us][ds]s ~ 1575 MeV* [us][du]d ~ 1360 MeV * [us][ds]u ~ 1520 MeV

Jp=1/2-

Page 10: 多夸克强子态研究

寻找 五夸克模型预言的寻找 五夸克模型预言的 **(1/2-)(1/2-)

7070 年代的实验数据年代的实验数据 ::

KKp→p→

新世纪的实验数据新世纪的实验数据 ::

γn → Kγn → K++Σ*Σ* ( (LEPS 2009))

困难:来自确立非常好的 Jp=3/2+ 的 *(1385) 的干扰。• 之前的实验分析中,在 1380MeV 附近只考虑这个粒子,而忽略了五夸克模型预言的 *(1/2-) 。

在 1380MeV 附近用两个共振态描述实验数据是否会更好?

J. J. Wu, S. Dulat, B.S. Zou. PRD 80,017503(2009). PRC 81,045210(2010).

Puze Gao, J. J. Wu, B.S. Zou PRC 81,055203(2010)

Page 11: 多夸克强子态研究

分析分析 KKp →p → Pk=1.0-1.8 GeV

1 2

2 2 2 2 21 ( )

ni

i i i i

dNp p

dm

a

m m m

p1 是 在质心系下的三动量。

p2 是 在 * 静止系下的三动量。

D. O. Huwe, Phys. Rev. 181, 1824 (1969).

J. J. Wu, S. Dulat and B. S. Zou PRD 80, 017503

93% *(3/2+)+7% background ndf=10.1 / 9)

58% *(3/2)+ 37% *(1/2)+ 5% background (2/ndf=3.2 / 9)

Page 12: 多夸克强子态研究

Pk=0.3-0.6 GeV

100% *(3/2+)

59% *(3/2)+ 41% *(1/2)

Page 13: 多夸克强子态研究

分析分析 γn → Kγn → K++Σ*Σ* *0p K

//

• 原有的理论可以很好的描述 CLAS 合作组得到的 总截面和 LEPS 合作组得到的 反应的微分截面。

• 对于光子的极化观测量 Abeam 现有的模型无法描述。

*n K

Hicks, et.al. (LEPS), PRL102,012501(2009)

//

//beamA

和 分别表示光子束极化方向垂直和平行与反应平面时的总截面。

h=1.11

h=1.0

Page 14: 多夸克强子态研究

寻找 五夸克模型预言的寻找 五夸克模型预言的 **(1/2(1/2--))

在 在 KKp→p→ 和 和 γn → Kγn → K++** 的分析的分析中,加入中,加入 **(1/2(1/2--) ) 都可以改善理论模型对实都可以改善理论模型对实验数据的拟合。可能存在五夸克模型预言验数据的拟合。可能存在五夸克模型预言的质量在的质量在 1380MeV 附近,宽度在附近,宽度在 100MeV左右的左右的 *(1/2-) 。。

要确立该要确立该 *(1/2-) 存在,还需要更多的实验存在,还需要更多的实验信息和理论分析。信息和理论分析。

Page 15: 多夸克强子态研究

目录目录 背景介绍背景介绍 多夸克重子态研究多夸克重子态研究 a. a. 寻找五夸克模型预言的 寻找五夸克模型预言的 (1/2(1/2--) ) ; ; b.b.p p p n 研究; c. c. 超重超重 N*N* 和和 ** 预言。预言。 多夸克介子研究多夸克介子研究 a. a0(980)-f0(980) a. a0(980)-f0(980) 混合;混合; b. Triangle Singularityb. Triangle Singularity (( TSTS )机制。)机制。 小结小结

Page 16: 多夸克强子态研究

对于对于 N*N* 粒子的信息知之甚粒子的信息知之甚少。少。

比如对于已经确立的比如对于已经确立的N*(1440)N*(1440) ,了解也非常有,了解也非常有限。限。

通过对于通过对于 p p p n N*N* N*(1440)N*(1440)

p p p n

Page 17: 多夸克强子态研究

p p p n

我们主要考虑了质子极点, (1232) , N*(1440) , N*(1520) ,和 N*(1680) 。因为在 pp pn+ 反应的分析中,这些粒子提供了主要贡献。

J. J. Wu, Zheng Ouyang, B.S. Zou Phys.Rev.C80:045211,2009. .

Page 18: 多夸克强子态研究

*(1680) ( )N

* 0(1680) ( )N

* 0(1440) ( )N * 0

(1440) ( )N

01232 ( ) 0

1232 ( )

*(1440) ( )N

*(1440) ( )N

1232 ( )

1232 ( )

*(1680) ( )N

1232 ( )

* 0(1440) ( )N

* 0(1680) ( )N

*(1520) ( )N

01232 ( )

++ 不存在清晰的 N*(1440) 峰

Page 19: 多夸克强子态研究

p p p n 1 )在反质子入射动能为 1.55 GeV 附近时,可

以细致研究 N*(1440) 共振态,并在该反应中可以寻找和研究与 N 耦合比较强的 N* ;

2 )在 p+ 不变质量谱中可以研究 N*N 耦合,而在 n+ 不变质量谱中研究 N*N 耦合,两者比较可以清晰给出 N* 的衰变性质;

3 )由于 ++ 不能在该反应中出现,为研究 N* 排除了干扰。

Page 20: 多夸克强子态研究

目录目录 背景介绍背景介绍 多夸克重子态研究多夸克重子态研究 a. a. 寻找五夸克模型预言的 寻找五夸克模型预言的 (1/2(1/2--) ) ; ; b. b. p p p p p n p n 研究;研究; c. c. 超重 N* 和 * 预言。 多夸克介子研究多夸克介子研究 a. a0(980)-f0(980) a. a0(980)-f0(980) 混合;混合; b. Triangle Singularityb. Triangle Singularity (( TSTS )机制。)机制。 小结小结

Page 21: 多夸克强子态研究

超重 N* 和 * 预言

N*(cc ) = uud +cc分子模型: Dc - Dc

五夸克模型: [ ud ][ uc ]c

u,d,s夸克

三夸克激发态含五夸克的重子态

动机: 模型参数

三夸克?多夸克?

方法:引入引入 cc cc 和和 bb bb 成分,区分各种模型的预言成分,区分各种模型的预言。。

Page 22: 多夸克强子态研究

超重 N* 和 * 预言

重子八重态,十重态重子八重态,十重态的空间基态的空间基态

手征幺正模型手征幺正模型

赝标介子,矢量介子赝标介子,矢量介子的空间基态的空间基态

T 极点

共振态

束缚态

这里主要涉及两种模这里主要涉及两种模型,型, ValenciaValencia 模型和模型和 EBACEBAC 模模型。型。

Page 23: 多夸克强子态研究

含含 cc cc 或或 bb bb 的介子重子的散射势的介子重子的散射势能能

1 2

1 2

1 2

*

P P : , K , , '

V V : , K*, ,

B B : n, p , ,

V : , K*, ,

* * *

, ,

, ,

, , , ' ,

, K*, ,

s

s

c c c c c

D D D

D D D

SU(3)

SU(4)

E. Oset and A. Ramos Eur. Phys. J. A 44 445(2010) J. J. Wu, R. Molina, E. Oset and B. S. Zou, PRL105, 232001; PRC 84, 015202 J. J. Wu, Lu. Zhao, B. S. Zou, PLB 709, 70

,

,

,

+

VVV

PPV

BBV

L ig V V V

L ig V P P

L g B V B

g B B V

0 0

*0 * *0

B , B , B

B , B , B

, , , ' ,

, K*, ,

s

s

b b b b b

Page 24: 多夸克强子态研究

含含 cc cc 或或 bb bb 的介子重子的散射势能的介子重子的散射势能

1 1 2 2 2 1 2 1

1 1 2 2 2

1

1 2 1

1

1 2

2 2

1 1 2 2

2

2

2

2

( )

( ) ( )

4

4

I VP B P B B P P B

I VV B V B B

I VP B P B

I VV B V V V

V

VVVB B

V

V

MVF

f

M

u p p u

VF u p p uCf

C G

G

,,

,,

1 1 2 2 1 1

1 1 2 2 1 2

( ) 2

( ) 2

( )4

( )4

abab P B P B P P

abab V B V B V V

CV E E

f

CV E E

f

2

2 2V V V

VV V

p p m gG

p m

Valencia 模型中:

f=93MeV 是 的衰变常数。 Cab 由 SU(4) 的 CG 系数得到。E. M. Haacke, J. W. Moffat and P. Savaria J. Math. Phys. 17, 2041.

2

2 2~ ~V V V

V V

p p m g g

m m

Page 25: 多夸克强子态研究

介子重子散射介子重子散射 GG 函数函数4

( , ) 2 2 2 2 4

1 12

( ) (2 )m

m B Bm B m m

d pG i M

P p M i p M i

2

( , ) 2 2 20

2 ( )1

4 ( ( ) )B m B

m Bm B m B

M w wp dpG

w w P w w i

2 2 22

( , ) 2 2 2

2 2 2 2

2 2 2 2

22 { ln ln

16 2

[ln[ ( ) 2 ] ln[ ( ) 2 ]

ln[ ( ) 2 ] ln[

( ) 2 ]]}

m B mB Bm B

B

m B m B

m B m B

M M s MM MG a

s M

qs M M q s s M M q s

s

s M M q s s M M q s

自由参数,取为的质量, 0.8GeV

GeV 减除常数 a 取为自由参数。

Page 26: 多夸克强子态研究

根据势能 根据势能 V V 和 和 G G 函数,由简化的函数,由简化的 Bethe-Bethe-SalpeterSalpeter 方程可以得到满足幺正性的方程可以得到满足幺正性的 TT 矩阵:矩阵:

+T V VGT

11T VG V

介子重子 介子重子 T T 矩阵矩阵

这是一个代数方程。

Page 27: 多夸克强子态研究

超重 N* 和 * 预言 可在质心能量的复平面中寻找 可在质心能量的复平面中寻找 T T 矩阵的极点,如果存矩阵的极点,如果存

在极点就对应于共振态或者束缚态。 在极点就对应于共振态或者束缚态。

11T VG V

The pole position:

11T VG V

Page 28: 多夸克强子态研究

两种衰变道两种衰变道这些束缚态主要有两种可能的衰变道:

1.介子和重子都不含有 cc ( bb )成分的轻介子 - 轻重子耦合 道:如 ’ N, KN 等

2.介子含有 cc (bb ) 成分,重子不含有 c(b) 成分的重介子 - 轻重子耦合 道: J/ N, cb

t D* 或 Ds* ( B* 或 Bs

* )介子,因此对于能谱的改变很小,仅提供这些束缚态的衰变宽度。

Page 29: 多夸克强子态研究

衰变宽度

Page 30: 多夸克强子态研究

超重 N* 和 * 预言 可在质心能量的复平面中寻找 可在质心能量的复平面中寻找 T T 矩阵的极点,如果存矩阵的极点,如果存

在极点就对应于共振态或者束缚态。 在极点就对应于共振态或者束缚态。

11T VG V

The pole position:

11T VG V

Page 31: 多夸克强子态研究

EBAC EBAC 模型模型

1 1 2 2 2 1 2 1

1 1 2 2 2

1

1 2 1

1

1 2

2 2

1 1 2 2

2

2

2

2

( )

( ) ( )

4

4

I VP B P B B P P B

I VV B V B B

I VP B P B

I VV B V V V

V

VVVB B

V

V

MVF

f

M

u p p u

VF u p p uCf

C G

G

,,

,,

2

2 2V V V

VV V

p p m gG

p m

Page 32: 多夸克强子态研究

EBAC EBAC 模型模型在分波振幅下的势能 :

1 2

1 1 2 2

1 1 2 21 1 2 2

1 2 1 2

1 1 1 1 1

1

1 1 2

1

2

2

1

1 231

1 1

2

1

,1 1 2 2, , , , ,

(2 1)(2 1) 1

2 1 (2 ) 2 2

, | , , , , | , , ,

, | , ,0, , | , ,

,

,

( )

M B M B

I I I IM M B B

M B

B B

M B M B

I M B I I I M B I IV m m m m

s S s M B j j

L LM B M BJ I L S L S

m mL L

J E E E E

I m I I m m I m I I m m

J m L S m S m j j m

Fq q

m

V

1 2

1 2

2 2 2 2 2 2 21 2 1 2

1 1 2 21 1 2 2

2

( / 2 2) ( / 2 2)2 2

, 2 2 2

2 2

1,

, 1

22

, 2

1

1

, | , ,0, , | , , ,

(2 ) (cos ) ( ) ( , , )

j j j j M BM M B B

j j j jM B M B

m m m m s S S M B j j

J I V

L L

V

m m m m M B

V

V V

M B

L L

J m L S m S m j j m m

d d VF q q

Fq q

Page 33: 多夸克强子态研究

EBACEBAC 模型模型分波振幅 T 矩阵可以通过解简化到三维的 BS 方程来得到: J. J. Wu, T.-S. H. Lee and B. S. Zou, PRC 85,044002(2012)

1 21 1 2 2

1 1 2 2

1 1 3 3

1 1 3

3 3 3

3 3

3

2 2

3 3 2 2

3

3 3

1 1 2 2

1 1 2 2 , , , , , 1 2

, , ,

23 3

, ,

3, , 1 , , , , , 3 23

, , , , ,

( , )

( , )

( , ( , ))) (

M B L S

M

M B M BJ I L S L S

M M B M BJ I L S

B M BJ I S L S LL B S

M B M BJ I L S L S q q

T q q

V q q dq

GV q

q

q q

T

3 3

3 3 3 1( )M B

M B S E EG q

Page 34: 多夸克强子态研究

Valencia Valencia 模型 模型 VS EBAC VS EBAC 模型模型

1 223 3 1

3 3 2

3

( , )

( ) ( )

( )

,

,q dq qq V V q q

q T qG q

T

31

,( )M BS E E

G q

ValenciaV V TGT 4

4 2 2 2 2

2=

(2 ) ( )(( ) ) Valencia B

B M

m

p m P p m

dpG

4269MeV 4301-4318MeV

2

2 2

2

2 2~ ~

V V VV

V V

V V V

V V

p p m gG

p m

p p m g g

m m

Dc

Page 35: 多夸克强子态研究

各种模型的比较各种模型的比较 现有五种模型来计算超重核子激发态。现有五种模型来计算超重核子激发态。Valencia Valencia 模型:模型: J. -J.Wu, R. Molina, E. Oset and B. S. Zou, PRL 105, 232001 ; PRC 84, 015202 J. -J. Wu, Lu Zhao and B. S. Zou, PLB 709, 70EBACEBAC 模型:模型: J. -J. Wu, T. -S. H. Lee and B. S. Zou, PRC 85, 044002手征夸克模型手征夸克模型 -- 共振群方法:共振群方法: W. L.Wang, F. Huang, Z. Y. Zhang, B. S. Zou, PRC 84, 015203 (2011). 薛定谔方程:薛定谔方程: Z. -C.Yang, Zhifeng Sun, J. He, X. Liu, S. -L. Zhu, [arXiv:1105.2901 [hep-ph]].五夸克态模型:五夸克态模型: S. G. Yuan, K. W. Wei, J. He, H. S. Xu and B. S. Zou, Eur.Phys.J. A48 (2012) 61.

Page 36: 多夸克强子态研究

各种模型的比较各种模型的比较 五种模型都得到基本一致的结果。只比较在五种模型都得到基本一致的结果。只比较在 PBPB 系统含系统含 cc cc

的核子激发态。的核子激发态。 Valencia Valencia 模型: 模型: 4240 – 4290 MeVMeV EBACEBAC 模型: 模型: 4301 – 4318 MeV MeV (( 2.0 - 0.8 GeV2.0 - 0.8 GeV )) 手征夸克模型手征夸克模型 -- 共振群方法:共振群方法: 4279 – 4316 MeV MeV 薛定谔方程: 薛定谔方程: 4302 – 4318 MeV MeV (( 2.2 - 1.6 GeV2.2 - 1.6 GeV ) ) 五夸克态模型: 五夸克态模型: 4267, 4023 , 4089 MeV MeV 色磁 , 味道自旋 , INST.

GeV

Page 37: 多夸克强子态研究

我们找到了 12 个共振态。 所有这些束缚态都含有 cc 和 bb 成分。质量在 4.3 GeV 和11 GeV 附近。形成了两个 N* 和 * 的超重重子岛。

这些共振态有两种衰变道 : 轻介子 含 cc /bb 介子 轻重子 轻重子 cc ~10 / ~0.1MeV ~20 / ~5MeV bb ~0.2MeV ~0.5MeV

这些高质量,窄宽度的 N* 和 * 的一定超越了传统的三夸克模型。

Page 38: 多夸克强子态研究

新实验数据新实验数据Bell Bell 实验的反应 实验的反应 arXiv: 1105.4583 s (nsPRL 108,122001 (2012)

s hb(mp ZZbb(10610)(10610) 和 ZZbb(10650) (10650)

[[du ] [du ] [bb ] bb ] ud ud bb bb

uuduudcccc[ uud ] [ uud ] [[bb ]bb ]

Page 39: 多夸克强子态研究

在在 pp pp 和 和 ep ep 散射中超重核子激发散射中超重核子激发态产额的预言态产额的预言

德国 德国 PANDA PANDA 实验组即将进行 实验组即将进行 15 GeV15 GeV 的的反质子束流轰击质子实验,动力学可产生反质子束流轰击质子实验,动力学可产生质量小于质量小于 4538 MeV 的重子。的重子。

美国 美国 Jefferson Jefferson 国家实验室即将升级 国家实验室即将升级 12 12 GeV GeV 的电子轰击质子,可产生质量小于 的电子轰击质子,可产生质量小于 4899 MeV 的重子的重子

强烈建议在实验中寻找含有 cc 或 bb 成分的核子和超子激发态!

Page 40: 多夸克强子态研究

在在 pp pp 超重核子激发态产额的预言超重核子激发态产额的预言

pp cpp 2—70nb L=1030cm-2s-1 ~ 9000/天

pp Jpp 0.01—2nb ~ 90/天

Page 41: 多夸克强子态研究

在 在 epep 超重核子激发态产额的预言超重核子激发态产额的预言

ep J/e p ~4 nb

Page 42: 多夸克强子态研究

我们预言了超重核子激发态在 pp pp 和 和 ep ep 散射中的产额:散射中的产额:

p p cp p 2 — 70nbp p Jp p 0.008 — 2 nb e p Je p ~4 nb

Page 43: 多夸克强子态研究

目录目录 背景介绍背景介绍 多夸克重子态研究多夸克重子态研究 a. a. 寻找五夸克模型预言的 寻找五夸克模型预言的 (1/2(1/2--) ) ; ; b. b. p p p p p n p n 研究;研究; c. c. 超重超重 N*N* 和和 ** 预言。预言。 多夸克介子研究 a. a0(980)-f0(980) a. a0(980)-f0(980) 混合;混合; b. Triangle Singularityb. Triangle Singularity (( TSTS )机制。)机制。 小结小结

Page 44: 多夸克强子态研究

目录目录 背景介绍背景介绍 多夸克重子态研究多夸克重子态研究 a. a. 寻找五夸克模型预言的 寻找五夸克模型预言的 (1/2(1/2--) ) ; ; b. b. p p p p p n p n 研究;研究; c. c. 超重超重 N*N* 和和 ** 预言。预言。 多夸克介子研究 a. a. a0(980)-f0(980) 混合; b. Triangle Singularityb. Triangle Singularity (( TSTS )机制。)机制。 小结小结

Page 45: 多夸克强子态研究

最轻标量介子的各种模型解释最轻标量介子的各种模型解释qq 3P1

nonet

q2q2 nonet

uu -dd

uu +dd

ss

sd /su

[ud ][ u d ]

us ][ u s ]-[ds ][ d s ]

[us ][ u s ]+[ds ][ d s ]

[su ][ u d ]

a0 K K+KK

f0 K K-KK

KK Molecule Model

标量介子 a0

f0

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aa00(980)-f(980)-f00(980) (980) 混合的理论解释混合的理论解释

2 2

1 1b c b cbc

m m m m

s s

00 0

0 0 0 0

2 2( ) ( ) ( ) ( )( )

16f K K a K K

af s s s sK K K K K K K K

g gD i O

a00(980)-f00(980) 混合的振幅:

N.N.Achasov, G.N.Shestakov, PRL 92,182001 (2004)

0 497.7 493.7K K

m MeV m MeV

宽度为 8MeV 的窄峰

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两种混合两种混合这里有两种混合类型: f0(980)a0(980) 和 a0(980)f0(980)

0 00 0

0

00 0

0 00

( )(980) (980)( )

(980) ( )

( )(980) (980)( )

( )(980)

SX f Y a Y Yfa S

X f Y Y S

SX a Y f Y Yaf S

SX a Y Y

d

d

d

d

Page 48: 多夸克强子态研究

afaf 和 和 fafa 比较比较 两个结论:

1. 两种混合的强度在同一组参数下值是不相同的。 2. 两组不同的参数可以得到相似的 fa 而不同的 af 。两种混合强度对于参数的约束不同。

最好 能够同时测量 af 和 fa 。

Jia-Jun Wu, B.S. Zou Phys.Rev.D78:074017,2008

Page 49: 多夸克强子态研究

不同的模型和间接实验中的混合强度不同的模型和间接实验中的混合强度

四种模型 四组间接实验

直接测量 a00(980)-f0(980) 混合强度对于区分各

种模型很有意义。

Page 50: 多夸克强子态研究

JJaa))同位旋禁戒反应 同位旋禁戒反应 JJaa))

电磁衰变 电磁衰变 : : JJaa))2.5910-7

JJKKK+c.c.K+c.c.aa))10-6~10-5

JJff))aa))2.0*10-6

J.J. Wu , Qiang Zhao and B. S. Zou PRD 75, 114012 (2007)

Page 51: 多夸克强子态研究

总分支比 :

混合的贡献 :

2.2*108J/J/a0(980)a0(980)

-65.0 2.7 10

-63.3 1.1 10 Up limit of

Page 52: 多夸克强子态研究

c1c1aa))ff))

CLEO: Br(c1a+0(980)-)=2*10-3

可计算得到 : Br(c1a0(980)0f0(980)0)=4.6*10-6 参数都选用 CB 合作组的结果。在 BES3 中约有 2.8*108 个 c1 ,假定混合探测效率是 30%, 可以得到约 300 个事例 。。

CLEO Collaboration, Phys. Rev. D75, 032002(2007)

8 MeV

BES3, PRD 83,032003

Page 53: 多夸克强子态研究
Page 54: 多夸克强子态研究

目录目录 背景介绍背景介绍 多夸克重子态研究多夸克重子态研究 a. a. 寻找五夸克模型预言的 寻找五夸克模型预言的 (1/2(1/2--) ) ; ; b. b. p p p p p n p n 研究;研究; c. c. 超重超重 N*N* 和和 ** 预言。预言。 多夸克介子研究 a. aa. a00(980)-f(980)-f00(980) (980) 混合;混合; b. b. Triangle Singularity ( TS )机制。 小结小结

Page 55: 多夸克强子态研究

(1295),(1405), (1475)

三个三个粒子不可能都纳入两夸克模型中赝标粒子不可能都纳入两夸克模型中赝标介子的径向第一激发态中。介子的径向第一激发态中。

对于这三个粒子的内部成分也有很多不同对于这三个粒子的内部成分也有很多不同的意见。的意见。

胶球,两夸克成分,四夸克成分都有可能胶球,两夸克成分,四夸克成分都有可能在这里起作用,所以细致研究其衰变性质在这里起作用,所以细致研究其衰变性质非常有必要。非常有必要。

Page 56: 多夸克强子态研究

(1405) 的同位旋破坏道J/(1405) 0 f0(980) 0 : 2.2 10-5

BES3 collaboration PRL 108,182001 (2012)

J/(1405) 0 a0(980) 0 0 : 8.4 10-5

((1405) a0(980) ) / ((1405) ) = 0.56

CB collaboration PLB 358,389 (1995)

Page 57: 多夸克强子态研究

实验结果的三个理论困难

3. “(1405)/(1475) 之谜”。 a0(980) 为主,而 *

(1405) 的同位旋破坏道的实验结果

1. 同位旋禁戒道的衰变分支比很大。

2. 发现的 10MeV

Page 58: 多夸克强子态研究

J/(1405/1475) : 3.0 10-4

J/(1405/1475) : 2.8 10-3

J/(1405/1475) : 2.2 10-5

Page 59: 多夸克强子态研究

J/(1440)

常数宽度

质量: 1420 MeV 宽度: 67 MeV 能量依赖宽度

质量: 1550 MeV 宽度: 166 MeV

( 宽度取自质量为 1420 MeV 时 )

Page 60: 多夸克强子态研究

Triangle Singularity ( TS )机制

J/(1405/1475)

J/(1405/1475)

Page 61: 多夸克强子态研究

J/(1405/1475)

J/(1405/1475)

J/(1405/1475)

1

10100

10 MeV

Page 62: 多夸克强子态研究

““(1405)/(1405)/(1475) (1475) 之谜之谜””的一种解释的一种解释

同一个共振态由于衰变机制不同,在不同的末态中可以表现出不同的谱形。我们怀疑 (1405) 和 (1475) 实际上是同一个粒子 (1440) 在不同末态不同谱形的表现。

J. J. Wu, X. H. Liu, Q. Zhao and B. S. Zou, PRL 108,081803(2012)

Page 63: 多夸克强子态研究

小结及展望小结及展望 寻找五夸克模型预言的量子数为 寻找五夸克模型预言的量子数为 JJPP= 1/2= 1/2-- 、、

质量在质量在 1400 MeV1400 MeV 附近的附近的

p p p p p n p n 研究表明其对测量研究表明其对测量 N*N* 性质和性质和寻找失踪的寻找失踪的 N*N* 有独到的优势。有独到的优势。

运用两种介子重子分子模型预言在运用两种介子重子分子模型预言在 4.3 GeV4.3 GeV和 和 11 GeV 11 GeV 存在一些宽度很窄的存在一些宽度很窄的 N*N* 和和 ** 。。

还可以寻找同类的其他粒子,如 *[us][ds]s 1575 MeV * [us][ds]u 1520 MeV .

继续寻找类似的反应道,为实验提供方向。

为实验提供更准确的理论估计,帮助实验寻找到这些奇特的重子。

Page 64: 多夸克强子态研究

a0-f0a0-f0 混合的研究。混合的研究。

Triangle SingularityTriangle Singularity (( TSTS )机制以)机制以及及““ (1405)/(1405)/(1475) (1475) 之谜之谜””的一种解释的一种解释

等待 BES3 更多的 J/ 事例数。

寻找 TS 机制更多的应用。

进一步研究 (1405)/(1475) 的性质

小结及展望小结及展望

Page 65: 多夸克强子态研究

谢谢谢谢