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强子谱研究前沿简介

强子谱研究前沿简介. 邹冰松 中国科学院高能物理研究所. 内容提要. 1. 强子谱研究前沿简介 2. 北京正负电子对撞机（ BEPC）、北京谱仪 3. BEPC目前强子物理研究概况 重子谱（核子激发态和超子激发态）的研究 J/  辐射衰变、寻找胶球 J/  到轻介子的强衰变、介子的夸克成分 其它璨偶素及璨介子的衰变 4. 兰州 CSR 强子物理展望. 1. 强子谱研究前沿简介. 1）什么是强子、强子谱 ？ 2）为什么要研究强子谱 ？ 3）强子谱物理研究的基本问题 4） 强子谱研究的前沿热点. 1）什么是强子、强子谱 ？. “ 基本 ” 粒子.

emilie
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强子谱研究前沿简介

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Presentation Transcript

  1. 强子谱研究前沿简介 邹冰松 中国科学院高能物理研究所

  2. 内容提要 1. 强子谱研究前沿简介 2. 北京正负电子对撞机（BEPC）、北京谱仪 3. BEPC目前强子物理研究概况 • 重子谱（核子激发态和超子激发态）的研究 • J/ 辐射衰变、寻找胶球 • J/  到轻介子的强衰变、介子的夸克成分 • 其它璨偶素及璨介子的衰变 4. 兰州CSR强子物理展望

  3. 1. 强子谱研究前沿简介 1）什么是强子、强子谱 ？ 2）为什么要研究强子谱 ？ 3）强子谱物理研究的基本问题 4）强子谱研究的前沿热点

  4. 1）什么是强子、强子谱 ？ “基本”粒子 从轻到重 电荷 +2/3 t u c 夸克 ( q ) s b d -1/3 nm ne nt 0 轻子 ( l ) e m t -1

  5. 物质间通过力场发生相互作用 传递力的粒子

  6. 强子：由夸克、胶子组成的，色中性的， 半径 < 1.5 fm 的一类复合粒子。 包括 介子、重子 两大类。 强子谱 ：强子的质量（能量）谱 及强子的分类

  7. （qq）介子： 2S+1LJ Jpc P=(-1)L+1 1S0 0-3S1 1- K0(ds) K+(us) K*0 K*+  +(ud) + 0 0 -(u d)  I3 - I3 ’  K-(su) K0(sd) K*- K*0 uu - dd 0 = 2

  8. △- △0 △+ △++ s (uuu) (ddd) n(udd) p(uud) (udd) (uud) 0 *- *+ (uus) (dds) (uds) 0(uds) +(uus) -(dds) I3 0 *- *0 (uss) (dss) -(dss) 0(uss) - (sss) 重子的 SU(3) 3q-夸克模型 1/2 + 自旋-宇称 3/2+ 空间轨道基态 相当成功！ 质量公式预言 m- 1670 MeV实验 m- 1672.45 0.29 MeV

  9. 2）为什么要研究强子谱 ？ 强子是目前人类能够分割出来、观测到具有 内部结构的最小单元。 强子结构 --- 物质微观结构研究的最前沿 ！ 能谱 = 探索物质微观结构极其有效的工具 原子谱 玻尔原子的量子理论 核 谱 壳模型 &集体运动模型 强子谱 ?

  10. 3）强子谱物理的两个最基本的问题： • 夸克禁闭的根源及性质，胶子自相互作用 • 夸克和胶子是如何构成强子的？ QCD 色力线 能量密度 线性势 格点QCD QED 电力线

  11. 强子衰变对夸克禁闭的作用？ 夸克模型： 重子 = 3 夸克 介子 = 夸克-反夸克 QCD ： 新的自由度 --- 具有自相互作用的胶子 胶球、夸克-胶子混杂态？

  12. 重子是如何构成的？ A. 三夸克态 B. 夸克-胶子混杂态 C. 偶夸克-夸克态 D. 多夸克态 预言的核子激发态N*数目：D>B>A>C 实验已观测到的N*数目 <A , “失踪”？

  13. 高能电磁探针探测核子内部结构遇到的问题： 光子、胶子与海夸克的相互转化，原有的、再生的？ e p 无穷大动量坐标系强子结构函数与静止系强子结构的关系？ 强子谱和强子衰变的研究是必须的 ！

  14. 4）强子谱研究的前沿热点 （1）奇特的 q+ “五夸克态” （2）质子中的奇异夸克成分 （3）重子激发态夸克模型的两个突出困难 （4）寻找胶球、夸克-胶子混杂态、多夸克态

  15. （1）奇特的 q+ “五夸克态” Strange pentaquark q+predicted by D.Diakonov et al., Z.Phys.A359 (1997)305

  16. First evidence from LEPS M = 1.540.01 MeV G < 25 MeV Gaussian significance 4.6s g nK+K-n q+ No L(1520) peak in events without a proton. T. Nakano et al., Phys.Rev.Lett. 91 (2003) 012002

  17. q+ : PDG2004 established particle

  18. M. Karliner and H. Lipkin, Phys. Lett. B 597 (2004) 309 “Why the q+ is seen in some experiments and not in others - a possible explanation” 另一种可能的解释：某些实验结果不可靠。 需要高统计量重复性实验检验 ！

  19. No q resonance in high statistics data from g11@CLAS Phys. Rev. Lett. 96 (2006) 042001

  20. High Statistics CLAS(d) result Supersedes older CLAS data Simulate Spring8 angular distribution to determine sensitivity ! preliminary M(nK+)(GeV) Model-independent uppper limit 95% CL for Q+ is < 20nb. With assumptions about the spectator, we can set a model dependent upper limit to the cross section of <4-5 nb.

  21. HERMES (e+dKS0p + X) ZEUS (e-pe-KS0p + X) *(1480) M=15223 MeV ~5 M=15283 MeV ~5 e-Be electroproduction at Babar Preliminary 233 fb-1 e+ e- data Possible acceptance loss in low mass region: (PID requires p(p) >4.1 GeV/c; p(KS0)>3 GeV/c) Fit uses *(1480) [PDG 1star] Tetiana Berger-Hryn’ova

  22. ‘The story of the pentaquark shows how poorly we understand QCD.’ - F. Wilczek ‘…the pentaquark story will probably have come to an end for physicists but will live on as a case- history for historian and philosophers of science.’ F. Close

  23. Words of wisdom Jorge Agustín Nicolás Ruiz de Santayana (1853-1952) AB, PhD Harvard (1886,1889). Prof. of Philosophy, Harvard (to 1912). "Those who cannot remember the past are condemned to repeat it." Life of Reason, Reason in Common Sense (1905) "Scepticism is the chastity of the intellect, and it is shameful to surrender it too soon or to the first comer." Scepticism and Animal Faith (1923)

  24. （2）质子中的奇异夸克成分 Classical picture of the proton Perturbative gluon-sea-quark fluctuation : `u(x) =`d(x) , `s(x) = s(x)

  25. 探测核子结构的一个主要的途径： 轻子-核子深度非弹散射 MAMI ~ 1 GeV ELSA ~ 3 GeV CEBAF ~ 6 GeV HERA ~ 27 GeV

  26. Flavor asymmetry of light quarks in the nucleon sea Deep Inelastic Scattering (DIS) + Drell-Yan (DY) process `d –`u ~ 0.12 Meson cloud model: | p > ~ | uud > + e1 | n ( udd ) p+ (`du ) > A.Thomas, J.Speth + e2 | D++ ( uuu ) p- (`ud ) > +…

  27. Meson cloud model including strangeness: • | p > ~ | uud > + e1 | n ( udd ) p+ (`du ) > + e2 | D++ ( uuu ) p- (`ud ) > • + e’ | L (uds) K+ (`su ) > + … • Predictions for the proton: • Strange spin : Ds < 0 • Strange magnetic moment : ms < 0 • Strange radii : rs < 0 • The most recent analysis of data for strange spin •  Ds = -0.05 ~ -0.1 • D. de Florian et al., Phys. Rev. D71 (2005) 094018

  28. The`ss component of the proton neutrino DIS sizable charm production ,

  29. The strange magnetic moment ms and radii rsfrom parity violating electron scattering G0,HAPPEX/CEBAF, SAMPLE/MIT-Bates, A4/MAMI • HAPPEX/CEBAF, Phys.Rev.Lett. 96 (2006) 022003 • G0/CEBAF, Phys.Rev.Lett. 95 (2005) 092001 • A4/MAMI, Phys.Rev.Lett. 94 (2005) 152001 • SAMPLE/MIT-Bates: Phys.Lett.B583 (2004) 79

  30. Theory vs experiment for ms and rs Our results B.S.Zou, D.O.Riska, Phys. Rev. Lett. 95 (2005) 072001 D.O.Riska, B.S.Zou, Phys. Lett. B (2006) C.S.An,D.O.Riska,B.S.Zou, Phys. Rev. C035207 (2006)

  31. B.S.Zou, D.O.Riska, Phys. Rev. Lett. 95 (2005) 072001 New picture for strangeness in the proton: Penta-quark configuration`s [su][ud] instead of meson cloud L (uds) K+ (`su ) ! | p > ~ | uud > + e1| [ud][ud]`d > + e2 | [ud][us]`s > + … `S u S u `S S u u d d Pentaquark vs Meson Cloud 有色集团 替代 无色集团

  32. Multiquark components in baryons Pentaquark vs Meson Cloud Which is the correct picture ? Re-examination of many previous studied processes is necessary ! P ~ uud + e (2/3[ud][ud]`d +1/3 [ud][us]`s ) +…  `d –`u ~ 0.12 >15% in the nucleon, ?% in N* and D*

  33. （3）重子激发态夸克模型的两个突出困难 • 模型预言的最低的几个激发态的质量与实验严重不符 • uud (L=1) ½ - ~ N*(1535) Nh > Np • uud (n=1) ½ + ~ N*(1440) • uds (L=1) ½ - ~ L*(1405) • 谐振子势能谱 ( 2n + L + 3/2 ) hw • 模型预言的激发态数目远多于实验已观测到的数目 • “失踪”的重子激发态问题 : 不存在 / 暂未观测到 ？

  34. A.Zhang, Y. Liu, P. Huang, W. Deng, X.Chen, S.L. Zhu, hep-ph/0403210 : 1/2- and 1/2+ octet N* pentaquarks have similar masses in Jaffe-Wilczek diquark model `q ½ - [ud] [us] u `q ½+ [ud] [ud] u S d `q `q }L=0 }L=1 u d u d N*(1535) ~ uud (L=1) + e [ud][us]`s + … N*(1440) ~ uud (n=1) + x [ud][ud]`d + … L*(1405) ~ uds (L=1) + e [ud][su]`u + … Larger [ud][us]`s component in N*(1535) makes it coupling stronger to Nh & KL, weaker to Np & KS, and heavier ! B.C.Liu, B.S.Zou, PRL 96(2006)042002

  35. 五夸克 ½ - 八重态图象预言： L* [us][ds]`s ~ 1575 MeV S* [us][du]`d ~ 1360 MeV X* [us][ds]`u ~ 1520 MeV 可被BES数据检验！ MpL

  36. 2. 北京正负电子对撞机（BEPC）、北京谱仪（BES）

  37. 1972.9.11 周恩来总理对关于建设中国高能加速器实验基地报告的复信中指示： “这件事不能再延迟了。科学院必须把基础科学和理论研究抓起来，同时又要把理论研究与科学实验结合起来。高能物理研究和高能加速器的预制研究、应该成为科学院要抓的主要项目之一。”

  38. 邓小平同志为北京正负电子对撞机奠基

  39. 江泽民参观北京正负电子对撞机

  40. 三代领袖尧舜禹， 影响文化三千年。 夸克轻子皆三代， BES也需第三代。 李政道

  41. 探测器基本原理

  42. 数 据 采 集 处 理 探 测 器 子弹 成果 靶 数据处理： 快电子学 　　　　 图象判选 大型快速计算机，PC　Farm 　　　　 internet(网络） 　　　　 工作站

  43. BEPC 工作的能区：2 ~ 5.6 GeV

  44. World J/ and (2S) Samples (106) J/ (2S) Largest from BES 2002 2001

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