重夸克偶素的电磁跃迁和P波重夸克偶素的产生

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1、分类号UDC密级编号中国科学院研究生院博士学位论文重夸克偶素的电磁跃迁和P波重夸克偶素的产生指导教师黄超光研究员中国科学院高能物理研究所申请学位级别一蔓±学科专业名称理论物理论文提交日期2011年12月论文答辩日期2011年12月培养单位主国科学院高能物理研究所学位授予单位——中国科学院研究生院答辩委员会主席王建雄TypesetbyLATEX2eatDecember31，2011WithpackageCASthesisv0．2ofCTEX．ORG‘。。。‘TofQnil-lectromagneticransitionsofQuarkonaandProductionsofP．．waveQu

2、arkoniaJiaXUSupervisor：Prof．Chao-GuangHuangInstituteofHighEnergyPhysicsDecember，2011SubmittedintotalfulfilmentoytherequirementskrthedegreeoyPh．DinTheoreticalPhysics研究生学位论文声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下独立进行研究工作所取得的成果，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的曩萎-一一。关于学位论文使用投权的说明本人完全了解中国

3、科学院高能物理研究所“关于中国科学院高能物理所研究生论文及研究成果使用权的规定”(2001)高发研生字第315号文件，即：高能物理研究所拥有在著作权法规定范围内学位论：艾的使用权，其中包括：(1)已获学位的研究生必须按规定提交学位论文，高能物理研究所可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生上交的学位论文；(2)为教学和科研目的，高能物理研究所可以将公开的学位论文作为资料在图书馆、资料室等场所供科研人员阅读，或在所内网站供科研人员浏览部分内容；(3)根据《中华人民共和国学位条例暂行实施办法》，向国家图书馆等相关部门报送可以公开的学位论文。2口n．／r．r摘要在过去的lo年里有效场论(Ef

4、fectiveFieldTheory(EFT))方法作为一种现代物理学领域的强大工具已逐渐被人们所普遍接受。其中在研究强相互作用方面比较有影响力的有效理论主要有手征微扰理论(ChiralPerturbationTheory(ChPT))，重夸克有效理论(HeavyQuarkEffectiveTheory(HQET))，以及软共线有效理论(Soft—collinearEffectiveTheory(SCET))。其中最适合处理重夸克偶素产生湮灭的有效理论就是所谓的非相对论量子色动力学Non-relativisticQuantumChromodynamics(NRQCD))。NRQCD的因子

5、化方案是分析处理重夸克偶素产生湮灭的最为有效的理论工具，它的主要出发点是把涉及重夸克偶素产生湮灭的过程因子化为短程和长程两部分部分，其中重夸克的产生和湮灭过程只能在很短的距离内进行，由于QCD的渐进自由的性质，这部分过程是微扰可算的；另一方面，由于正反重夸克重子化为重夸克偶素形成束缚态是在低能区进行的(也即长程作用)，主要涉及的则是强相互作用的非微扰效应。由于重夸克偶素的正反夸克间的相对速度远远小于光速，在NRQCD因子化中便以正反夸克间的相对速度作为对NRQCD矩阵元的小量展开。总而言之，在NRQCD因子化方案下，可以把一个重夸克偶素的产生湮灭过程因子化为在“硬”的能标下微扰可算的Wi

6、lson系数和NRQCDt乍微扰的长程矩阵元乘积的形式。本文也研究了一些两个重夸克偶素之间的电磁跃迁过程。在这些过程中并不涉及到重夸克的产生和湮灭，NRQCD因子化便不适用于这些没有大的动量转移的过程。由于这些电磁跃迁过程的末态光子通常会有几百MeV的能量，是重夸克偶素中正反夸克的典型相互作用能标，所以在把NRQCDdPO(mQu)的能标全部积掉只剩下重夸克偶素的相互作用能标(也称为“ultrasoft”区域1，这样得到的更低能标的有效理论称为potentialNRQCD(pNRQCD)。本文的电磁跃迁主要在pNRQCD框架下进行讨论。本文也探讨了一些涉及到P波重夸克偶素单举和遍举产生的

7、过程，这部分内容则主要在NRQCD框架下进行讨论。本文的前半部分主要考察了电磁跃迁过程忱_J似(矽’)+7和T(3s)_r／b+7。最近BABAR实验组的数据分析表明X(3872)粒子的jPC更多的倾向于2_+而不是先前假定的l++。这个结果表明X(3872)很有可能就是之前理论预重夸克偶素的电磁跃迁和P波重夸克偶素的产生言的D波粲偶素77。2(1D2)，于是我们便在这个假设之上在pNRQCD的理论框架下利用势模型仔细考察了叩c2_