重夸克偶素的電磁躍遷和P波重夸克偶素的產(chǎn)生

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1、分類號UDC密級編號中國科學院研究生院博士學位論文重夸克偶素的電磁躍遷和P波重夸克偶素的產(chǎn)生指導教師黃超光研究員中國科學院高能物理研究所申請學位級別一蔓±學科專業(yè)名稱理論物理論文提交日期2011年12月論文答辯日期2011年12月培養(yǎng)單位主國科學院高能物理研究所學位授予單位——中國科學院研究生院答辯委員會主席王建雄TypesetbyLATEX2eatDecember31，2011WithpackageCASthesisv0．2ofCTEX．ORG‘。。?！甌ofQnil-lectromagneticransitionsofQuarkonaandProductionsofP．．waveQu

2、arkoniaJiaXUSupervisor：Prof．Chao-GuangHuangInstituteofHighEnergyPhysicsDecember，2011SubmittedintotalfulfilmentoytherequirementskrthedegreeoyPh．DinTheoreticalPhysics研究生學位論文聲明本人鄭重聲明：所呈交的學位論文，是本人在導師指導下獨立進行研究工作所取得的成果，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本學位論文的研究成果不包含任何他人享有著作權的內(nèi)容。對本論文所涉及的研究工作做出貢獻的曩萎-一一。關于學位論文使用投權的說明本人完全了解中國

3、科學院高能物理研究所“關于中國科學院高能物理所研究生論文及研究成果使用權的規(guī)定”(2001)高發(fā)研生字第315號文件，即：高能物理研究所擁有在著作權法規(guī)定范圍內(nèi)學位論：艾的使用權，其中包括：(1)已獲學位的研究生必須按規(guī)定提交學位論文，高能物理研究所可以采用影印、縮印或其他復制手段保存研究生上交的學位論文；(2)為教學和科研目的，高能物理研究所可以將公開的學位論文作為資料在圖書館、資料室等場所供科研人員閱讀，或在所內(nèi)網(wǎng)站供科研人員瀏覽部分內(nèi)容；(3)根據(jù)《中華人民共和國學位條例暫行實施辦法》，向國家圖書館等相關部門報送可以公開的學位論文。2口n．／r．r摘要在過去的lo年里有效場論(Ef

4、fectiveFieldTheory(EFT))方法作為一種現(xiàn)代物理學領域的強大工具已逐漸被人們所普遍接受。其中在研究強相互作用方面比較有影響力的有效理論主要有手征微擾理論(ChiralPerturbationTheory(ChPT))，重夸克有效理論(HeavyQuarkEffectiveTheory(HQET))，以及軟共線有效理論(Soft—collinearEffectiveTheory(SCET))。其中最適合處理重夸克偶素產(chǎn)生湮滅的有效理論就是所謂的非相對論量子色動力學Non-relativisticQuantumChromodynamics(NRQCD))。NRQCD的因子

5、化方案是分析處理重夸克偶素產(chǎn)生湮滅的最為有效的理論工具，它的主要出發(fā)點是把涉及重夸克偶素產(chǎn)生湮滅的過程因子化為短程和長程兩部分部分，其中重夸克的產(chǎn)生和湮滅過程只能在很短的距離內(nèi)進行，由于QCD的漸進自由的性質，這部分過程是微擾可算的；另一方面，由于正反重夸克重子化為重夸克偶素形成束縛態(tài)是在低能區(qū)進行的(也即長程作用)，主要涉及的則是強相互作用的非微擾效應。由于重夸克偶素的正反夸克間的相對速度遠遠小于光速，在NRQCD因子化中便以正反夸克間的相對速度作為對NRQCD矩陣元的小量展開?？偠灾?，在NRQCD因子化方案下，可以把一個重夸克偶素的產(chǎn)生湮滅過程因子化為在“硬”的能標下微擾可算的Wi

6、lson系數(shù)和NRQCDt乍微擾的長程矩陣元乘積的形式。本文也研究了一些兩個重夸克偶素之間的電磁躍遷過程。在這些過程中并不涉及到重夸克的產(chǎn)生和湮滅，NRQCD因子化便不適用于這些沒有大的動量轉移的過程。由于這些電磁躍遷過程的末態(tài)光子通常會有幾百MeV的能量，是重夸克偶素中正反夸克的典型相互作用能標，所以在把NRQCDdPO(mQu)的能標全部積掉只剩下重夸克偶素的相互作用能標(也稱為“ultrasoft”區(qū)域1，這樣得到的更低能標的有效理論稱為potentialNRQCD(pNRQCD)。本文的電磁躍遷主要在pNRQCD框架下進行討論。本文也探討了一些涉及到P波重夸克偶素單舉和遍舉產(chǎn)生的

7、過程，這部分內(nèi)容則主要在NRQCD框架下進行討論。本文的前半部分主要考察了電磁躍遷過程忱_J似(矽’)+7和T(3s)_r／b+7。最近BABAR實驗組的數(shù)據(jù)分析表明X(3872)粒子的jPC更多的傾向于2_+而不是先前假定的l++。這個結果表明X(3872)很有可能就是之前理論預重夸克偶素的電磁躍遷和P波重夸克偶素的產(chǎn)生言的D波粲偶素77。2(1D2)，于是我們便在這個假設之上在pNRQCD的理論框架下利用勢模型仔細考察了叩c2_