重味强子共振谱及其衰变的唯象研究

Large numbers of new heavy flavor hadron resonances have been observed in the updated scientific facilities over the last years, and the discoveries of the heavy flavor hadron resonances not only richen the heavy flavor hadron spectroscopy, but also provide the opportunity for theoretically understanding some possible exotic states of heavy flavor hadrons. It is important to understand the structure and nature of these heavy hadron resonances from different approaches. In this project, utilizing the recent experimental data of the heavy hadron resonances, we shall extend the QCD quark model and QCD effective theory to investigate the mass spectra, production and decays of heavy flavor hadron states with the aim of identifying the structure and nature of the debated heavy flavor hadrons. On the one hand, we shall extend the unquenched constituent quark models and perfect the multichannel-coupling method of calculations to study the contribution of the various color configurations of multi-quark system to the mass spectra of heavy flavor hadron states, clarifying the proportion of various configurations and exploring the resonances induced by the configuration mixture; on the other hand, we shall extend the QCD effective theory to study the production and decay of the debated states based on the assumption of hadron structure, examining the effects of the coupling channels on the productions and decays. These researches will help us to identify the nature of these debated hadron states and can also provide the valuable information for further experiments on heavy flavor hadron states.

国际上各大科学装置己经观测到了大量新重味强子共振态，这些新重味强子共振峰的发现不仅丰富了重味强子谱，也为理论上理解一些可能的奇特强子态提供了机会。从不同角度研究这些重味强子共振态对辩识其结构和特性是非常重要的。本项目紧密结合有关重味强子共振态的新近实验数据，扩展QCD夸克模型和QCD有效理论，研究重味强子质量谱及其产生和衰变，辩识传统组分夸克模型不能很好解释的重味强子态的结构和特性。一是扩展非淬火夸克势模型，完善耦合道理论计算方法，研究多夸克各种颜色组态对重味强子质量谱的贡献，弄清各组态所占比例，探讨各组态混合引起的共振。二是基于重味强子态的结构假设，扩展QCD有效理论方法，研究重味强子共振态的产生和衰变，考察耦合道对重味强子共振产生和衰变的影响。本项目将有助于辩识强子态的特性，也能为实验上进一步探测重味强子态提供有价值的信息。

国际上各大科学装置新近观测到的大量重味强子共振态，不仅丰富了重味强子谱，也为理论上理解这些强子共振态提供了机会。本项目的主要贡献在于: 一方面, 扩展非淬火夸克势模型，完善耦合道理论计算方法，研究多夸克各种颜色组态对重味强子质量谱的贡献。具体内容包括：系统地研究了全重四夸克态的性质，辩识最近LHCb合作组观测的J/ψ对共振，其宽结构能描述作全粲四夸克态，窄结构X(6900) 能辩认作L=1(L=2) 的全粲四夸克态[cc][c ̅c ̅] 的激发态。系统地研究了双夸克—反双夸克态[cs][c ̅s ̅],Y(4626), Y(4630) 和Y(4600) 能统一地描述作1^(--)P波四夸克态, Y(4626) 和Y(4630) 能描述作由两标量 [cs] 和 [c ̅s ̅] 组成的同样的态，而Y(4660) 由标量[cs]([c ̅(s]) ̅) 和轴矢量轴矢量[c ̅s ̅]([cs])组成。 另一方面，扩展QCD有效理论研究了其中感兴趣的重味强子共振态的产生和衰变。具体内容包括: 完成了e^+ e^-碰撞中其产生的极化分析，辩识了新近观测到的Z_cs奇特态的量子数。 完成了ψ^'在辐射跃迁中χ_cJ的极化分析，提出使用其极化来探测χ_cJ到重子—反重子对的衰变机制。利用在e^+ e^-碰撞中Λ_c^+可能的横极化，给出了其衰变到pK_s, Λπ^+, Σ^+ π^0, Σ^0 π^- 和 Ξ^0 (1530) K^+ 终态的不对称衰变参数，推导了能粲重子自旋极化效应的一些自旋观测量。首次计算了B_s^0 到a_0 (980) a_0 (980), f_0 (980)(f_0 (500)) f_0 (980)(f_0 (500)) 的衰变分支比和CP破坏，考虑混合方案后计算的分支比是〖10〗^(-4)-〖10〗^(-6)级次，也研究了s波共振, f_0 (980)和f_0 (500)对B_s^0到ψ(3770) π^+ π^-衰变的贡献，f_0 (980)是所考虑衰变的主要贡献者； 考虑在了B_s^0到ψ(3680) π^+ π^-衰变中S-D混合效应，给出了这些衰变的分支比在〖10〗^(-5) 级次，这可在LHCb实验中进行测试。