多夸克系统的研究

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1、多夸克系统的研究张宗烨（中国科学院高能物理研究所）2006,06,30北京研究生院引言双重子态（6quark)的研究五夸克(Penta-quark)态的研究四夸克(Tetra-quark)态的研究强子的分子态展望Outline2一.引言在强作用世界里，目前只观测到了由三个夸克(3q)组成的重子和由正反夸克组成的介子和大量的原子核。然而按照强作用的基本理论（QCD理论），各种颜色单态的多夸克态（以及由两个以上胶子组成的胶球等)是允许存在的.。它们真的存在吗？在那里可以找到它们？3这里也许大家会问，这么多的原子核，难道它们不能看作为

2、多夸克态吗？答案：不能，原因是原子核中的核子，相互之间保持了一定的距离，可以不考虑核子内的夸克自由度。以两个核子为例：氘核双重子4由于多夸克态是一类全新的物质，它们的存在可以提供更多的夸克-夸克以及夸克-胶子的短程行为的信息，也是检验QCD各种模型及QCD理论本身的重要场所。因此，寻找多夸克态的研究一直受到国际上的广泛关注。5二.六夸克态（双重子）的研究1977年Jaffe首先预言了H粒子，开始了双重子（多夸克态）的研究。他的论据是：考查单胶子(OGE)作用在什么情况下有吸引力？6当n个夸克都处于(0s)态时：结果发现最具吸引力

3、的态：称为HParticle.(uuddss)7H粒子是指uuddss六夸克的颜色单态，它的自旋S=0，同位旋I=0。如果它的质量小于两个Λ的质量，则只能发生弱衰变，是一个具有长寿命（约10-10秒）的粒子。Jaffe用口袋模型+单胶子交换估算出H粒子的结合能约为80MeV。最早预言了H粒子是一个可能的多夸克态。引起了广泛的关注。8寻找H粒子的实验持续了三十年，化了很大的人力和物力，可惜的是到现在为止仍未找到可信的结果，从目前的双Λ超核实验中得到的结果来看，H粒子基本上是不束缚的，至少不是深束缚的。双Λ超核实验给出H的结合能上

4、限：看来Jaffe预言的论据不够全面。9我们给出了可能存在双重子的另外一个论据：考查夸克交换提供的“聚合作用”N-N之间夸克交换效应很小，使得原子核被看作多个核子的态，而不被看作为多夸克态。我们要问：在哪些重子之间夸克交换效应很重要呢？夸克交换效应能有“聚合作用”吗？10我们对两个重子的系统，做了一个夸克交换效应分析，发现：Pauli堵塞效应很强。具有夸克“聚合作用”。11我们采用能够符合现有实验数据（包括氘核的结合能，N-N散射的相移等）的相互作用，并且在不增加新的可调参数的情况下，计算了这六个态的能量，得到的结果：这六个态的

5、确都是束缚的，它们的结合能都具有几十至一百多MeV。12由于只有不能发生强衰变，所以是最有兴趣的一个候选者.它的量子数：自旋S=0，同位旋I=0，奇异数=-6.≈80─130MeV.两个Ω之间的距离约为0.8fm,比氘核的size(≈2fm)小很多。它带有两个负电荷，有利于在实验中识别。13的衰变方式为：全部都是弱衰变。其寿命约为秒。14如何在实验上寻找，目前看来只有可能在相对论重离子碰撞中寻找。但它的生成率很小，理论上也很难给出可靠的生成率的计算，粗略估算认为在RHIC能区，它的生成率大约为单个Ω的生成率的。因此，这在实验上是

6、一个很难做的问题。这个预言引起了实验物理学家的兴趣，目前已列入RHIC—STAR的研究的proposal,准备开展实验研究。15阈值附近的反常增强2003年BES组观测到在过程中，在的阈附近有反常的增强现象。16中的新共振态（1835）-----2005年BES组17这些新现象引起了许多人的兴趣，做了很多讨论：阈附近的反常增强现象是否表示在1859MeV附近有一个的束缚态（或共振态）？中观测到的新共振态（1835MeV）是否与阈反常增强是一回事？如何从理论上解释这些新现象是具有挑战性的课题！18三、五夸克态的研究理论上粒子的预言

7、是从手征孤立子模型(chiralsolitonmodel)中得到的。D.Diakonovetal.,Z.Phys.A359(1997)305在手征孤立子模型中：介子是手征场，重子是手征场中的孤立子在自旋和同位旋空间中的螺旋激发态。它可以有除了八重态和十重态以外更高的SU(3)多重态。五夸克态的研究在2003年掀起了一阵热潮。日本Spring8声称在实验中发现了.19手征孤立子模型的反十重态：通过把实验上的(1710)粒子认为是反十重态的N(1710)，利用手征孤立子模型的质量关系，预言了Θ(1530)(S=+1，B=1)2020

8、03年初日本Spring8最先声称在实验中发现了。日本Spring-8随后又有多个实验室宣布他们也观测到了，接着CERN又宣布他们观测到了Ξ--（1862）（S=-2，B=1）。21美国JeffersonLabOBSERVATIONOFANEXOTICS=+1B