在势模型框架下对Z+（4430）的动力学研究(2)
时间:2019-10-26 19:13 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
Key words: Z+(4430) D*-D1system Three models Binding energy 目录 摘要 I Abstract. II 目录 IV 1 引言1 1.1 强子物理的研究历程 1 1.2 Z+(4430)的发现 3 1.3 理论研究现状5 1.4 论文的主要内容和安排5 2 势模型框架的介绍.6 2.1 相互作用强度 s 6 2.2 单胶子交换模型（OGEP）.7 2.3 单π交换模型.9 2.4 单 交换模型10 3 计算结果及结论.12 3.1 参数的选取.12 3.2 Z+（4430）的势与r 的关系.14 3.3 计算结果与结论.15 1 引言 1.1 强子物理的研究历程粒子分为三类：媒介子、轻子和强子。这其中媒介子的定义是传递相互作用的粒子，比如光子；轻子是不参与强相互作用的粒子，比如电子；强子是参与强相互作用的粒子，比如重子和介子。而强子是由夸克组成的。在粒子物理学和量子力学中，强子都是一个很重要的概念。强子(Hadron)是一种亚原子粒子，亚原子粒子又称次原子粒子。次原子粒子可能是电子、中子、质子、介子、夸克、胶子、光子等等。其中，强子包括中子和介子。1909－1911年，英国物理学家卢瑟福与助手们做了α粒子散射实验[1]，由实验结果估计原子核直径数量级为 10 -15m，并提出了原子的核式结构模型。1919 年，卢瑟福用α粒子轰击氮核，实现了人类历史上第一次原子核的人工转变，并发现了质子。卢瑟福还预言原子核内应当还有另一种粒子，于 1932年被其学生查德威克在用α粒子轰击铍核时发现，至此人们认识到原子核是由质子和中子组成的。我们把质子与中子统称为核子。日本科学家汤川秀树于[2]1935年（Yukawa Hideki，1907-1981）提出了“交换粒子”的概念。这种交换粒子的质量大于电子而小于质子，质量约为电子质量的 250倍左右，质子质量的 1/7，科学家们把这种粒子叫做介子。在汤川秀树的理论被证实以后，对于原子核内相互作用的理论研究开始活跃起来。原子核内相互作用力被称为核作用力。核作用力分为两种，分别是强相互作用和弱相互作用。强相互作用的特点是强度极大、独立于电荷、作用距离和作用时间极短，它是一种以π 介子传递方式产生的相互作用。而另外一种弱相互作用产生的力叫做弱核力，这种弱核力会导致原子核的不稳定，同时它也控制着β衰变也就是控制着原子核的衰变和放射性。然而在 1947年前只发现了电子、质子和中子，因此，理所当然的人们就认为粒子是构成物质的最小单元并称其为“基本粒子”。英国科学家巴特和罗彻斯特在 1947年的宇宙线实验中发现了 V粒子，也就是 K介子。物理学史上把这称作发现奇异粒子等一系列新粒子的开端。 奇异粒子之所以被称作奇异粒子是由于他们奇异的特性——它们的产生速度很快，产生的原因是粒子间相互碰撞，然而他们独立衰变的时间非常的慢，人们一开始无法解释这个现象，所以把具有这种奇异特性的粒子称为奇异粒子。对于这种特性，美国物理学家盖尔曼于 1953成功的给出了解释。他认为可以用一个新的量子数被称为奇异数解释这个特性每一个不同的粒子都具有不同的奇异数，可能是 0， 可能是±1 也可能是±2…… 奇异数在描述强相互作用或电磁相互作用时必须守恒。兹韦格和盖尔曼于 1964年各自独立的更复杂的夸克模型。他们认为，强子是由更基本的夸克组成的，不同于亚原子粒子的是，夸克带有电荷，且是分数电荷。这些夸克不可能被单独观测到，他们可能两两成对，也可能三三成群。这些夸克之间的作用通过交换胶子。一开始的夸克模型只有三种夸克，分别是上夸克，奇异夸克和下夸克。这三种夸克以及他们的反粒子就可以解释最初发现的强相互作用的粒子。这就是著名的盖尔曼夸克模型。然而，科学家们对于物质结构的探索并没有停止。1974 年华裔科学家丁肇中与瑞奇特在 1974年分别于实验中发现了一种被称为 J/ψ粒子的新粒子。其质量为3.1GeV，它的寿命却出奇的长，而且质量远远大于质子。原有的盖尔曼夸克模型并不能解释这种新发现的粒子。第四种夸克一种新的夸克—粲夸克（charm）就应运而生了，粲夸克用字母 c来表示，质量为 1.5GeV。介子J/ψ就是由这种新的夸克和它的反夸克构成的。盖尔曼的夸克模型得到了完善。美国物理学家莱德曼[3]在1977 年又发现了一种长寿命的新介子¡，它的质量为9.5GeV，而原有的四个夸克体系的盖尔曼理论体系并不能解释这种粒子，因此第五种夸克—底夸克用字母 b表示被引入。介子¡由底夸克和它的反夸克构成的。盖尔曼的夸克模型又得到进一步的完善。CDF 组（美国费米实验室）在 1994宣布在质子-反质子对撞机上发现了一个最重的夸克，它的质量为 176 GeV，取名为顶夸克用字母t 代表。至此盖尔曼的夸克模型得到了完整。顶夸克被坚信是最后一种夸克，科学家们已经可以完整的得出夸克的图像。QCD（量子色动力学）理论[4]认为，夸克是不可能单独存在的，夸克必须两两或三三成群，夸克被束缚在粒子的内部。QCD 理论几乎所有的预测都能和实验观测的现象符合的很好，因此大部分认为 QCD 理论是正确的。完善后的夸克模型一共优尔种夸克粒子，分别是顶夸克、底夸克、粲夸克、奇异夸克、上夸克和下夸克。在高能物理中，一些重子态如 X（3872）和Z+（4430)都能够被观测到，然而传统的夸克模型并不能很好的解释这些介子态和重子态。LHCb 的运行，致使更多的介子态和重子态被发现。 如何解释这些粒子的组成， 一直是理论物理学家们思考的问题。 (责任编辑：qin) |