核子-核子散射的组分夸克模型研究

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1、南京师范大学硕士学位论文核子-核子散射的组分夸克模型研究姓名：吴爽申请学位级别：硕士专业：物理；理论物理指导教师：平加伦2009-05-20南京师范大学硕士学位论文核子-核子散射的组分夸克模型研究或少都碰到了一定的困难，其中简单有效易于推广的是势模型。根据其使用的等效自由度，势模型可分为三种类型：介子交换模型(MesonExchangeModel)，胶子交换模型，杂化模型(HybridModel)，所有的势模型都假定核子由三个组份夸克组成。在传统的组份夸克模型中，夸克通过交换胶子发生相互作用，它是最

2、早发展起来的、应用最多的模型，对强子的能谱和各种衰变作了大量的计算，得到了与实验相当一致的结果[28,29]，推广到NN相互作用，得到了排斥芯，但无法给出中程相互作用，为了得到中程吸引，不得不引入介子交换，这就是所谓的杂化模型[30–32]，短程使用胶子交换，中长程使用介子交换，这样可以同时得到排斥芯与中程吸引。应用最普遍的是手征夸克模型中引入σ介子交换势来产生中程吸引。而σ介子是否存在一直有争论。虽然实验上最近有些进展，近几年的实验观察到了作为ππS波共振的σ介子[33],但理论计算表明作为双π介

3、子的S波共振的σ介子在重子相互作用中却提供不了足够的吸引[34]。核力的中程吸引是否存在其它的机制，是一个值得讨论的问题。另一种类型是纯介子交换模型，由于手征对称性自发破缺，根据Goldstone理论，必然出现戈德斯通玻色子(Goldstone-boson)，夸克之间可以交换Goldstoneboson而发生相互作用。在此基础上，Glozman等人提出了Goldstone-boson交换模型[35]，其等效自由度是组份夸克和Goldstone-boson，能很好地描述重子谱，并解决了强子谱中长期以来

4、悬而未决的问题：如负宇称态、自旋轨道耦合等。此模型也已经用来研究ＮＮ相互作用[36]，在推广到NN相互作用时，其它矢量、标量介子等也必须引入。以上模型虽然在重子谱方面取得了成功，在重子相互作用上也得到了有意义的结果，但是在定量符合方面都不如传统核子相互作用的介子交换理论(在核子层次上交换介子)。介子交换模型能很好地描述强子相互作用和核子核子(NN)散射[37,38]，利用味SU(3)的对称性，可以研究超核-核子(hyperon-nucleon)相互作用，其等效自由度是核子和介子，中程吸引和长程的NN

5、相互作用来源于介子交换，而短程部分得不到排斥作用，要么人为地引入一个排斥芯，要么引入形状因子，由于有众多的参数，很难预言一些新的现象，也很难推广到多夸克体系。20世纪90年代初，在传统的组份夸克模型基础上，由我们这个组发展了一个新的2南京师范大学硕士学位论文核子-核子散射的组分夸克模型研究模型–夸克蜕定域色屏蔽模型(QuarkDelocalization,ColorScreeningModel–QDCSM)[4]。这种模型是基于核力和分子力之间的相似性而提出的一种模型(尽管它们在能量区域和相互作用范

6、围上有很大差别)，对于单个强子，它就是CQM。在推广到重子相互作用时，QDCSM模型考虑了夸克间的相互作用与夸克所处的状态有关，并将各种不同色结构的耦合效应用色屏蔽来近似，对哈密顿量作了修正，另一方面，借鉴于分子结构中电子非定域化的概念，引入了夸克蜕定域效应，特点是允许多夸克系统通过自身的动力学效应来选择一个合理的结构[5]，这样就扩大了模型所采用的Hilbert空间。由于夸克蜕定域效应和色屏效应的引入，QDCSM模型很好地给出了核子相互作用中的中程吸引。首次从理论上解释了分子力与核力之间的相似性，

7、模型出来以后，先后对重子相互作用和双重子进行过计算，对于重子相互作用得到了与实验数据符合的结果，对于双重子得到了一些有意义的结果，如预言的双重子态d∗引起了国际学术界的重视[8]。本篇论文的工作主要是利用组分夸克模型(夸克蜕定域色屏蔽模型和手征夸克模型)计算核子-核子散射，尤其是高次分波(F、G、H)的散射相移，这是我们之前的工作的继续，从而进一步研究核子-核子相互作用。核子相互作用是研究得最多的重子相互作用，虽然七十多年来人们作了巨大的努力，但仍然没有得到令人满意的解释。因此，无论是实验还是理论对

8、核子相互作用的研究仍在继续。对核子-核子散射相移的研究是我们研究核子相互作用的一个很重要的领域。一方面，已有的实验数据可以为理论计算提供依据，为理论研究核子相互作用提供信息；另一方面，理论分析可以为实验指导方向，为实验上探寻新的物理态提供新的启示。本篇论文主要包含五个章节和附录。第二章主要介绍了我们研究多夸克态所用的模型：非相对论组分夸克模型。首先介绍了模型中用到的哈密顿量，主要包括动能项、囚禁势、单胶子交换势和手征玻色子交换势。作为比较，我们介绍了常用的手征夸克模型