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超级Z工厂上强子化机制及重味强子的研究

格式:DOC 上传日期:2015-07-27 14:57:33
超级Z工厂上强子化机制及重味强子的研究
时间:2015-07-27 14:57:33     小编:

因强子化过程的非微扰性,强子化机制到目前仍未解决。强子化机制普遍存在于各种高能反应中,如e+e-湮灭、强子/核子-强子/核子碰撞等。在这些反应中,特别是在将来的超级Z工厂,高能e+e-湮灭是研究强子化机制的最佳场所,因为所有末态强子都是由初态通过强子化产生。高能e+e-湮灭到强子的过程一般分为4个阶段.

(1)弱电过程。即e+e-湮灭为虚光子或中间玻色子,再由它们转变为初始的正反夸克对。这一过程可由标准模型中的弱电理论严格计算。

(2)微扰过程。初始夸克对辐射出胶子,胶子进一步劈裂为次级夸克与次级胶子,并由它们继续辐射出胶子。这一过程可用微扰量子色动力学(PQCD)进行严格计算。

(3)强子化过程。这一过程中,夸克和胶子通过相互作用禁闭而形成强子。这一过程属于当前仍未解决的非微扰QCD问题,因此只能通过各种唯象模型描述。

(4)不稳定直生强子的衰变过程。这一过程可通过实验观测来研究。

该文主要研究上述第3过程,即强子化过程。主要方法是通过将各种强子化模型的结果与实验数据进行比较,来分析和讨论末态强子的特性与产生机制,超级Z工厂是研究这一过程的有利场所。

强子化模型是微扰QCD过程和实验之间的桥梁,因此有关它的研究非常重要。轻强子方面的研究在先前的工作中已被讨论,这里主要利用LSFM和SDQCM来讨论重强子,如Λc、Λb、Bu的产生。

1 超级Z工厂上的强子化效应研究

该文利用LSFM及SDQCM在超级Z工厂研究了强子化。重点研究了重重子的特性,如重子介子比、重子反重子关联等。对于LSFM,我们采用文献[4]中的参数,它与实验数据相符甚好。

首先我们研究了LSFM和SDQCM在超级Z工厂对末态强子多重数的预言。通过比较可发现,LSFM和SDQCM的预言与大多数实验数据[5]相一致。但表1中列出的一些重重子(如Ξb, Σb, Ωb)的多重数在Z0能量下仍未被测量,且上述两种模型的理论预言有较大差别。因此,在Z0能量下测量这些粒子的产生率是区别不同强子化机制的有效途径。

我们在Z0能量下研究了重重子的产生率与积分亮度间的关系。结果表明,对LEP I,LSFM 和SDQCM预言的Ξb的产生率约为103,Ωb的产生率约为数十或数百。为足够精确研究重重子的产生机制,积分亮度应增加到足够大。假设超级Z工厂积分亮度可达104pb-1,根据LSFM或QCM的预言,Ωb的产生率就可达几千甚至几万,可更精确研究重重子的特性和检验强子化模型。

在LSFM中,重子介子比可通过一些自由参数来调节,而SDQCM在统一的框架下描述重子和介子,因此重子介子比可自然地获得。表2给出了Z0能量的一些重子介子比。可以看出,LSFM与SDQCM都可解释当前的数据。

研究重子的特性,特别是相应的 味关联,有益于揭示强子化机制的本质。 味关联量定义为 ,其中是的数目,是重子(反重子)的数目。分别对应() 的情况[6]。LSFM与SDQCM预言的 味关联量及相应的OPAL数据[6]在表3中列出。

2 结语

该文重点研究了与重强子有关的预言结果,如LSFM和SDQCM在Z0能量的重子介子比、 味关联等。结果表明,超级Z工厂未来实验在检验强子化机制,特别是探寻稀有强子,如双重重子的产生方面具有非常重要的意义。在e+e-湮灭过程中,双重重子的产生揭示了末态部分子系统一种特殊的色连接方式,其在流行的强子化模型中并未被考虑。在将来的超级Z工厂,相应的可观测物理量能以更高的统计性被测量。因此,强子化机制及其非微扰本质可在超级Z工厂进一步研究。

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