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        新強(qiáng)子態(tài)X(5568)的一種可能解釋

        2017-11-06 07:37:37譚志云楊友昌潘正坤田維釗
        關(guān)鍵詞:夸克介子強(qiáng)子

        譚志云,楊友昌,潘正坤,田維釗

        (遵義師范學(xué)院物理與電子科學(xué)學(xué)院,貴州遵義563006)

        新強(qiáng)子態(tài)X(5568)的一種可能解釋

        譚志云,楊友昌,潘正坤,田維釗

        (遵義師范學(xué)院物理與電子科學(xué)學(xué)院,貴州遵義563006)

        基于夸克模型和精確的多高斯展算法,作者首次運(yùn)用動(dòng)力學(xué)研究了雙夸克-反雙夸克結(jié)構(gòu)和分子態(tài)結(jié)構(gòu)的耦合能譜。研究結(jié)果表明,新強(qiáng)子態(tài)X(5568)可以解釋為量子數(shù)為的奇特介子態(tài)。

        新強(qiáng)子態(tài)X(5568);BCN夸克模型;多高斯展開(kāi)算法

        隨后,有24篇文獻(xiàn)對(duì)該粒子進(jìn)行了理論研究,其中英國(guó)的Burns和美國(guó)的Swanson兩位物理學(xué)工作者對(duì)該粒子進(jìn)行了系統(tǒng)的研究[2],他們發(fā)現(xiàn)無(wú)論是雙夸克-反雙夸克結(jié)構(gòu),還是分子態(tài)結(jié)構(gòu)都無(wú)法得到穩(wěn)定的束縛態(tài),不能對(duì)該粒子作出合理的解釋。

        1 X(5568)可能的物理結(jié)構(gòu)圖像和波函數(shù)

        1.1 X(5568)可能的物理結(jié)構(gòu)圖像

        圖1 組分結(jié)構(gòu)

        1.2 波函數(shù)構(gòu)造

        根據(jù) SU(3)群,構(gòu)造圖 1(a)所示的雙夸克-反雙夸克結(jié)構(gòu)的顏色波函數(shù),

        同理,可構(gòu)造出圖1(b)所示的分子態(tài)結(jié)構(gòu)的顏色波函數(shù),

        雙夸克-反雙夸克結(jié)構(gòu)的味波函數(shù)為

        分子態(tài)結(jié)構(gòu)的味波函數(shù)為

        由于四夸克結(jié)構(gòu)體系的總自旋為0,因此,圖1(a)或(b)內(nèi)部可以是自旋分別為0或1的兩個(gè)子集團(tuán)分別耦合為總自旋為0的粒子,其總自旋波函數(shù)為,

        為構(gòu)建雙夸克-反雙夸克結(jié)構(gòu)的空間波函數(shù),定義如圖2所示的相對(duì)坐標(biāo):

        圖2 雅可比坐標(biāo)

        2 BCN組份夸克模型

        1981 年,3位加拿大物理學(xué)家Bhaduri、Cohler和Nogami提出用統(tǒng)一的夸克模型來(lái)描述重子譜和介子譜,簡(jiǎn)稱為BCN夸克模型[5]。在強(qiáng)子譜研究中,該模型取得了巨大的成功,確實(shí)能使用一組統(tǒng)一的模型參數(shù)很好地描述基態(tài)重子譜和介子譜。該模型采用的哈密頓量為,

        其中,

        通過(guò)擬合基態(tài)重子譜和介子譜,獲得了一組統(tǒng)一的模型參數(shù),即,夸克質(zhì)量為mumd337MeV;

        夸克質(zhì)量為 ms600MeV;夸克質(zhì)量為 mc1870MeV;夸克質(zhì)量為mb5259MeV;模型中其它參數(shù)分別為k 77MeV fm,U0685MeV,r00.4545fm706.95MeV/fm。

        3 計(jì)算結(jié)果與討論

        采用BCN夸克模型和對(duì)應(yīng)的模型參數(shù),求解薜定諤方程

        表1中列出了兩夸克組成的介子譜,其中“Exp.”表示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)[6],“BCN”代表采用BCN夸克模型的計(jì)算結(jié)果。

        表1 夸克-反夸克構(gòu)成普能介子的能譜

        由表1中的計(jì)算結(jié)果很容易得到 B介子與 K介子組成體系的閾值為5823MeV。由表2中顯示的雙夸克-反雙夸克結(jié)構(gòu)質(zhì)量譜為6099MeV,高出閾值276MeV,因此很容易衰變?yōu)锽介子與K介子,故該體系不是束縛態(tài)結(jié)構(gòu)。分子態(tài)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量譜為5824.8MeV,高出閾值1.4MeV,該結(jié)構(gòu)體系也不能形成穩(wěn)定的束縛態(tài)。然而,當(dāng)和耦合計(jì)算后的質(zhì)量譜為5789.3MeV,比相應(yīng)的閾值低34.1MeV,受相空間的限制,該體系不會(huì)衰變?yōu)樽杂傻腂介子與K介子,是一個(gè)穩(wěn)定的束縛態(tài)結(jié)構(gòu)。該結(jié)論與 D0實(shí)驗(yàn)合作組報(bào)道的 X(5568)吻合得很好,因此可以把該新強(qiáng)子態(tài)解釋為bdus四夸克結(jié)構(gòu)的奇特介子態(tài)。

        表2 能譜

        表2 能譜

        組分結(jié)構(gòu) 質(zhì)量(M e V)6 0 9 9.4 5 8 2 4.8與耦合 5 7 8 9.3

        4 結(jié)論

        [1]Abazov V M,Abbott B,Acharya B S,et al.Evidence for a State[J].Phys Rev Lett,2016,(117):022003,1-8.

        [2]Burns T J,Swanson E S.Interpreting the X(5568)[J].Physics Letters B,2016,(760):627-633.

        [3]潘正坤,高欽翔,楊友昌,等.四夸克系統(tǒng)的分子態(tài)結(jié)構(gòu)研究[J].西南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2010,32(5):42-45.

        [4]譚志云,楊友昌,潘正坤,等.四夸克系統(tǒng)中的湮滅相互作用研究[J].遵義師范學(xué)學(xué)報(bào),2016,18(6):114-117

        [5]Bhaduri R K,L E Cohler,Y Nogami.A Unified Potential for Mesons and Baryons[J].Nuovo Cimento A,1981,(65):376.

        [6]Olive K A,K Agashe,C Amsler,et al.Review of Particle Physics[J].Chin Phys C,2014,(38):34-76.

        A Possible interpretation of New hadron State X(5568)

        TAN Zhi-yun,YANG You-chang,PAN Zheng-kun,TIAN Wei-zhao
        (School of Physics and Electrical Science,Zunyi Normal University,Zunyi 563006,China)

        Based on the quark model,we dynamically study the coupling mass spectrum of diquark-antidiquark configurationand molecular configurationby means of Gaussian expansion method,which is an accuracy method for few-body system.We believe that thewith quantum numberis well candidate for the newly hadron state X(5568).

        new hadron state X(5568);BCN Quark Model;Gaussian Expansion Method

        O572.33

        A

        1009-3583(2017)-0115-03

        2017-04-12

        國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(11265017,11675080);貴州省優(yōu)秀青年科技人才培養(yǎng)對(duì)象專項(xiàng)資金項(xiàng)目(黔科合人字(2013)28號(hào),黔科合J字LKZS[2014]31號(hào))

        譚志云,女,湖南邵陽(yáng)人,物理與電子科學(xué)學(xué)院副教授,碩士,主要從事理論物理和課程教學(xué)論研究。

        (責(zé)任編輯:朱 彬)

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