利用手征有效场论和唯象模型研究强子谱与结构

The study of hadron spectrum and structure is an important topic in nuclear and particle physics. Many experimental facilities have provided good oppertunities to study the hadron properties. On the other hand, the analysis, explanation and prediction for the experiments need the supports from the theoretical side. Due to the non-perturbative properties of QCD, it is very difficult to study hadron properties directly from QCD. In the study for the hadron spectrum, we will start from Coulomb gauge Hamiltonian approach and construct a general Hamiltonian to systematically describe mesons, octet baryons and decuplet baryons. With the unified description for the conventional hadrons, we are confident to provide some predictions for the exotic states. We will also study the hadron spectrum with unitarized chiral perturbation theory. Two independent approaches will comfirm each other. For the hadron structure, we will combine the effective field theory and lattice simulation to study the structure function, spin component, parton distribution function, form factors, TMD, etc. The systematic study of the hadron spectrum and structure will be very helpful to discover new physics.

强子的谱与结构，一直是粒子物理与核物理的一个重要前沿课题。国内外许多大型实验装置，都为探索强子谱与结构提供了理想的实验平台。另一方面，实验的设计，分析，以及对实验结果的解释和预测，都需要理论方面的支持。由于强作用的非微扰特性，许多研究都很难直接从最基本的QCD出发，需要各种有效理论和唯象模型。在强子谱的研究中，我们将从相对论的库仑规范哈密顿量出发，构造一个一般哈密顿量，使得能够用同一个模型，同一套参数，系统的描述介子，八重态重子，十重态重子。在此基础上，我们就有能力对奇特态有较好的预测能力，能够知道下一个奇特态会在哪。我们还用幺正的手征微扰论，通过奇点分析，来研究奇特态，两种方法相互印证。在强子结构的研究中，我们将结合手征有效场论和格点模拟的结果，研究强子的内部结构，自旋组成，部分子分布函数，形状因子等等。关于强子谱与结构的系统研究，必定会对充分利用我国大型实验装置，发现新物理有重要作用。

强子物理，一直是粒子物理与核物理的一个重要前沿课题。国际上相关的、已投入或即将投入运行的大型加速器装置包括美国的TJNAF@JLab、RHIC@BNL，德国的HERA和ILC@DESY、ELSA@Uni-Bonn、MAMI@Uni-Mainz，西欧核子研究中心的SPS和LHC@CERN，法国的ESRF，日本的SPring-8、JHP@KEK等, 都为探索强子谱与强子结构提供了优良的实验条件。另一方面，实验的设计，分析，对实验结果的解释和预测，都需要理论方面的支持。由于强作用的非微扰特性，许多研究都很难直接从最基本的QCD出发，特别是大动量转移时的强子的性质，即无法用微扰QCD，又无法用传统的手征有效理论进行研究，这也是强子物理的一个特别的难点。Finite-range-regularization的有效场论，是研究强子结构的一个很有效的方法，我们运用此方法研究了核子的自旋结构，轴荷，奇异形状因子等重要物理量，对核子自旋危机，海夸克对核子结构的贡献等给出了非常合理地解释。在此基础上，我们将核子结构的研究推广到部分子分布函数的研究。首先，我们从定域有效场论出发，引入非定域的关联函数，通过规范连接，构造了一个定域规范不变的非定域拉氏量。从这个非定域的拉氏量可以推出协变的regulator，既可以自然地消除圈图的紫外发散，又能得到树图的动量依赖的耦合常数。通过对核子电磁因子，奇异因子的研究，对非定域相互作用的关联函数有了很好了解，进而研究了核子的部分子分部函数。这样我们把部分子分部函数的研究，从量子力学即光锥波函数的方法，提高到量子场论，即圈图的Splitting function的高度。我们计算了核子中海夸克部分子分布函数的不对称性质，与实验结果很好的吻合，同时解决了多年来光锥坐标系与实验室坐标系下，非解析项不一致的困惑。