核子低激发态电生振幅的夸克模型计算

摘要

核子共振态是强子物理研究的基本课题之一。量子色动力学(QCD)是目前公认的强相互作用的基本理论，由于QCD在低能区高度非微扰，严格求解QCD来认识核子及其共振态还有困难。各种低能QCD模型，如组分夸克势模型一直被发展起来解释核子结构性质，并在核子基态性质方面取得了巨大的成功。然而三组分夸克模型在解释激发态性质时不是如此成功，如不能恰当地给出核子最低正负宇称共振态的能级次序。电生过程是实验上研究核子共振态的有效途径之一，已积累了核子低激发态的大量实验数据，因此，定量地解释这些实验数据的理论尝试应是很有必要的。
　　 已有的理论工作表明，核子中除了三夸克组分外，可能还存在非微扰的五夸克组分，且以带色的夸克团形式存在。这一色夸克团模型已促进了对核子及其低激发态结构性质的理解。基于此模型在对核子低共振态的电生振幅的初步理论计算中，只考虑了非相对论的电磁跃迁算符。本文的工作就是在同样的模型框架下，考虑核子及其低正负宇称共振态的五夸克组分，特别是电磁跃迁算符的相对论修正，计算了核子低正负宇称共振态的电生振幅。结果表明，相对论修正对核子低共振态电生振幅有重要的贡献，其数值与五夸克组分的贡献相当。考虑了五夸克组分和跃迁算符的相对论修正后，计算得到的核子低激发态的电生振幅与实验值符合得更好。这在一定程度上说明了色夸克团模型的有效性，提供了核子及其低共振态内部结构的重要信息。
　　 本文的主要内容包括：首先，在传统的三夸克模型基础上，综述了核子及核子低正负宇称激发态中可能包含的五夸克组分，在坐标、味、自旋和色空间对称性分析的基础上，构造了核子及核子低正负宇称激发态的波函数。其次，在非相对论电磁跃迁算符的基础上，讨论了它的相对论修正，包括轨道-自旋耦合项和多体项在内的相对论修正项。最后，计算了相对论修正和五夸克组分对核子低激发态电生振幅的贡献，并对比实验数据进行了分析和讨论。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引 言

第二章重子的夸克模型

2.1强子结构

2.2传统的组分夸克模型

2.3色夸克团模型

2.3.1 qqq部分的波函数

2.3.2 qqqq(q)部分的波函数

第三章电磁相互作用

3.1电子-核子散射

3.2相互作用算符

第四章核子低激发态的电生振幅

4.1 N*(1440)的电生振幅

4.1.1 三夸克组分的贡献

4.1.2 五夸克组分的贡献

4.2 N*(1535)的电生振幅

4.2.1 三夸克部分的贡献

4.3结果分析

第五章总结与展望

附录qqqq(q)分量的味自旋结构

参考文献

致 谢

攻读硕士期间的工作情况