超級(jí)z工廠上強(qiáng)子化機(jī)制及重味強(qiáng)子的研究

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1、超級(jí)Z工廠上強(qiáng)子化機(jī)制及重味強(qiáng)子的研究摘要：強(qiáng)子化過程普遍存在于各種高能反應(yīng)中，屬于當(dāng)前仍未解決的非微擾量子色動(dòng)力學(xué)問題，只能通過各種唯象模型來描述。該文根據(jù)當(dāng)前流行的LUND弦碎裂模型和夸克組合模型的強(qiáng)子化圖象，針對(duì)超級(jí)Z工廠，討論了強(qiáng)子多重?cái)?shù)、重子介子比、重子反重子關(guān)聯(lián)等系列強(qiáng)子化效應(yīng)，將上述強(qiáng)子化模型的理論預(yù)言結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較分析。結(jié)果表明，未來計(jì)劃建造的超級(jí)Z工廠，在實(shí)驗(yàn)精細(xì)檢驗(yàn)強(qiáng)子化機(jī)制、探尋稀有強(qiáng)子產(chǎn)生等方面，具有非常重要的意義。關(guān)鍵詞：超級(jí)Z工廠強(qiáng)子化模型重子介子比重子反重子關(guān)聯(lián)中圖分類號(hào)：0572.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X(201

2、5)04(b)-0023-02因強(qiáng)子化過程的非微擾性，強(qiáng)子化機(jī)制到目前仍未解決。強(qiáng)子化機(jī)制普遍存在于各種高能反應(yīng)中，如e+e-湮滅、強(qiáng)子/核子-強(qiáng)子/核子碰撞等。在這些反應(yīng)中，特別是在將來的超級(jí)Z工廠，高能e+e-煙滅是研宄強(qiáng)子化機(jī)制的最佳場所，因?yàn)樗心B(tài)強(qiáng)子都是由初態(tài)通過強(qiáng)子化產(chǎn)生。高能e+e-湮滅到強(qiáng)子的過程一般分為4個(gè)階段.(1)弱電過程。即e+e-湮滅為虛光子或中間玻色子，再由它們轉(zhuǎn)變?yōu)槌跏嫉恼纯淇藢?duì)。這一過程可由標(biāo)準(zhǔn)模型中的弱電理論嚴(yán)格計(jì)算。(2)微擾過程。初始夸克對(duì)輻射出膠子，膠子進(jìn)一步劈裂為次級(jí)夸克與次級(jí)膠子，并由它們繼續(xù)輻射出膠子。這一過程可用微擾量子色

3、動(dòng)力學(xué)(PQCD)進(jìn)行嚴(yán)格計(jì)算。(3)強(qiáng)子化過程。這一過程中，夸克和膠子通過相互作用禁閉而形成強(qiáng)子。這一過程屬于當(dāng)前仍未解決的非微擾QCD問題，因此只能通過各種唯象模型描述。(4)不穩(wěn)定直生強(qiáng)子的衰變過程。這一過程可通過實(shí)驗(yàn)觀測來研宄。該文主要研究上述第3過程，即強(qiáng)子化過程。主要方法是通過將各種強(qiáng)子化模型的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，來分析和討論末態(tài)強(qiáng)子的特性與產(chǎn)生機(jī)制，超級(jí)Z工廠是研宄這一過程的有利場所。當(dāng)前流行的強(qiáng)子化模型，如LUND弦碎裂模型(LSFM)[1]、Webber集團(tuán)碎裂模型(WCFM)[2]及夸克組合模型等，在解釋e+e-堙滅與質(zhì)子對(duì)撞過程的相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)方面相

4、當(dāng)成功。QCM最初是由Annisovich和Bjorken等人提出的［3］，它不需要引入任何附加機(jī)制，就能在統(tǒng)一的框架下自然地描述重子和介子的產(chǎn)生規(guī)律，這是其最大優(yōu)點(diǎn)之一。特別是山東夸克組合模型(SDQCM)及其夸克產(chǎn)生率和組合率，獲得了一系列結(jié)果［4］，證實(shí)了它可以自然地解釋末態(tài)多部分子相空間快度關(guān)聯(lián)及重子介子比。強(qiáng)子化模型是微擾QCD過程和實(shí)驗(yàn)之間的橋梁，因此有關(guān)它的研究非常重要。輕強(qiáng)子方面的研宄在先前的工作中已被討論，這里主要利用LSFM和SDQCM來討論重強(qiáng)子，如AC、Ab、Bu的產(chǎn)生。1超級(jí)Z工廠上的強(qiáng)子化效應(yīng)研宄該文利用LSFM及SDQCM在超級(jí)Z工廠研究了強(qiáng)子

5、化。重點(diǎn)研究了重重子的特性，如重子介子比、重子反重子關(guān)聯(lián)等。對(duì)于LSFM，我們采用文獻(xiàn)［4］中的參數(shù)，它與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相符甚好。首先我們研究了LSFM和SDQCM在超級(jí)Z工廠對(duì)末態(tài)強(qiáng)子多重?cái)?shù)的預(yù)言。通過比較可發(fā)現(xiàn)，LSFM和SDQCM的預(yù)言與大多數(shù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)［5］相一致。但表1中列出的一些重重子(如Sb，2b,Qb)的多重?cái)?shù)在Z0能量下仍未被測量，且上述兩種模型的理論預(yù)言有較大差別。因此，在Z0能量下測量這些粒子的產(chǎn)生率是區(qū)別不同強(qiáng)子化機(jī)制的有效途徑。我們在Z0能量下研宄了重重子的產(chǎn)生率與積分亮度間的關(guān)系。結(jié)果表明，對(duì)LEPI，LSFM和SDQCM預(yù)言的Sb的產(chǎn)生率約為103,Q

6、b的產(chǎn)生率約為數(shù)十或數(shù)百。為足夠精確研宄重重子的產(chǎn)生機(jī)制，積分亮度應(yīng)增加到足夠大。假設(shè)超級(jí)Z工廠積分亮度可達(dá)104pb-l,根據(jù)LSFM或QCM的預(yù)言，Qb的產(chǎn)生率就可達(dá)幾千甚至幾萬，可更精確研究重重子的特性和檢驗(yàn)強(qiáng)子化模型。在LSFM中，重子介子比可通過一些自由參數(shù)來調(diào)節(jié)，而SDQCM在統(tǒng)一的框架下描述重子和介子，因此重子介子比可自然地獲得。表2給出了Z0能量的一些重子介子比?？梢钥闯?，LSFM與SDQCM都可解釋當(dāng)前的數(shù)據(jù)。研宄重子的特性，特別是相應(yīng)的味關(guān)聯(lián)，有益于揭示強(qiáng)子化機(jī)制的本質(zhì)。味關(guān)聯(lián)量定義為，其中是的數(shù)目，是重子（反重子）的數(shù)目。分別對(duì)應(yīng)（）的情況［6］。LS

7、FM與SDQCM預(yù)言的味關(guān)聯(lián)量及相應(yīng)的OPAL數(shù)據(jù)［6］在表3中列出。2結(jié)語該文重點(diǎn)研究了與重強(qiáng)子有關(guān)的預(yù)言結(jié)果，如LSFM和SDQCM在Z0能量的重子介子比、味關(guān)聯(lián)等。結(jié)果表明，超級(jí)Z工廠未來實(shí)驗(yàn)在檢驗(yàn)強(qiáng)子化機(jī)制，特別是探尋稀有強(qiáng)子，如雙重重子的產(chǎn)生方面具有非常重要的意義。在e+e-湮滅過程中，雙重重子的產(chǎn)生揭示了末態(tài)部分子系統(tǒng)一種特殊的色連接方式，其在流行的強(qiáng)子化模型中并未被考慮。在將來的超級(jí)Z工廠，相應(yīng)的可觀測物理量能以更高的統(tǒng)計(jì)性被測量。因此，強(qiáng)子化機(jī)制及其非微擾本質(zhì)可在超級(jí)Z工廠進(jìn)一步研宄。參考文獻(xiàn)[1]