在手征SU(3)夸克模型下研究重子谱

摘要

核子（质子p，中子n），超子（Λ，Σ，Ξ等），Δ共振子等自旋为半整数的粒子统称为重子，这些重子至少包含三个价夸克，它们是自然界中最基本的有内部结构的粒子。 能谱在物理学的发展史中具有十分重要的意义，是探索物质微观结构极其有效的工具。 对重子谱研究的一个重要目标之一就是利用重子谱认识夸克间的相互作用，进而研究重子结构。 自从1964年美国物理学家Gell-Mann提出物质组成的新理论——夸克模型，人们开始在夸克层次上研究重子谱。现在人们普遍认为强相互作用的基本理论是以夸克和胶子自由度及其规范场论为基础的量子色动力学QCD。重子结构的研究很快转入了标准模型。人们开始使用该理论来研究重子-重子相互作用和重子谱。重子结构和重子相互作用再次成为物理学中的一个基本问题。 人们希望能从QCD 说明重子结构，但由于低能QCD具有非微扰特征，直接从QCD出发解释重子结构尚有困难。目前了解重子结构主要还依靠QCD模型，其中最成功的是组分夸克模型（CQM），此模型假定非相对论近似仍然有效，采用紧闭势描写夸克紧闭，外加微扰单胶子交换势描写渐近自由部分相互作用。 轻夸克系统里QCD的非微扰作用非常重要，在研究N—N 相互作用时，描述这种作用的有效方法就是引入夸克—手征场的耦合，手征SU(3)夸克模型是依据SU(2) σ模型的思想推广到味道SU(3)空间，并且引入全部八重态及单态的标量介子和赝标介子。在手征SU(3)夸克模型里，九重的赝标介子交换和九重的标量介子交换用于描述中长程部分的核力，单胶子交换势用来描述短程的微扰QCD 行为。 近几年来，沈彭年，Riska和Glozman等人应用夸克—手征场耦合模型研究了重子结构，发现夸克—手征场耦合在说明重子结构上很重要。 本文只讨论u，d，s组成的三夸克重子的能谱，利用三体理论方法，在Jacobi 坐标系里构造满足3 S 群置换性要求的轨道空间谐振子波函数，进而写出满足对称性要求的重子波函数，在手征SU(3)夸克模型下计算重子质量。 结果表明手征SU(3)夸克模型能够很好的描述基态重子谱。但在激发态情况下，结果显示一定偏差，表明在激发态情况下重子的结构的复杂性，也说明本文夸克模型只考虑纯价夸克qqq组态只是一个近似，需要考虑海夸克成分。为此下一步的工作主要是考虑qqq和qqqqq组态的混合。同时也说明了不同态间的跃迁对结构更灵敏，基态到各种共振态的跃迁将对重子结构模型提供更严格的检验。