《强子物理中若干物理问题的研究》

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普通强子包括由一对正反夸克构成的介子和由三个夸克构成的重子,而量子色动力学还允许胶球、混杂态、多夸克态、强子分子态等奇特强子态的存在。研究强子的内部结构以及可能存在的奇特强子态是人类探索物质微观结构的重要前沿领域。该项目从理论方面对强子物理中的若干问题进行了系统研究,做出了系列创新性的工作,为国内外大科学装置上的物理实验提供了重要的理论指导和支持。项目组的研究成果包括以下五方面:

一、在国际上首次利用格点QCD数值模拟方法直接计算了J/ψ辐射衰变到标量胶球的分支比,这是迄今为止最可靠的关于标量胶球辐射产率的量子色动力学理论预言。对比标量介子f0(1370)、f0(1500)和f0(1710)现有实验数据,该结果支持f0(1710)作为标量胶球的候选者。该成果被选为重要进展推送至中科院科研进展网站进行报道。

二、通过在重夸克偶素衰变中引入非微扰长程相互作用机制,合理解释了粲偶素的M1辐射跃迁过程J/ψ->γη_c和ψ'->γη_c(γη'_c)这个强子物理中长期存在的疑难问题,建立起较为系统和完整的图像,即中间强子圈的贡献作为粲偶素衰变中长程相互作用的主要贡献是理解粲偶素衰变中诸多疑难的关键,同时建立起了OZI规避、“非淬火”效应、强子圈机制三者之间的相互关联。

三、利用有效拉氏量方法和非相对论有效场论方法,对奇特强子态候选者Zb(10610)/Zb(10650)、Zc(3900)/Zc(4025)的隐底(隐粲)衰变中的耦合道效应进行了系统研究,这既合理解释了实验结果,又获取了有关重介子圈跃迁动力学的信息。另外建议在Xb的辐射衰变中寻找Xb,这可以为Belle-II实验上寻找Xb提供理论支持,具有重要的创新性。

四、通过引入三角奇异性机制,指出Zc(3900)可能是由于相关重散射过程振幅中包含运动学奇点(三角奇点),这个奇点的出现使得J/ψπ的不变质量谱中出现Zc(3900)的类共振峰结构。相对于多夸克态、分子态等关于Zc(3900)的理论解释,所引入和发展的三角奇异性机制提供了一种新颖的、模型无关的非共振态解释。这对于准确理解奇特态候选者Zc(3900)以及Y(4260)的内部结构和产生方式等非常有帮助。

五、提出通过重味介子弱衰变揭秘奇特强子态内部结构的新场所,重点利用重味粒子弱衰变过程,预言了Bc和Bs衰变过程形状因子,研究了奇特态强子态产生的几率,并提出了检验奇特强子态的新过程,对于确认其内部结构具有重要的意义。

项目组的研究成果得到了国内外同行的高度评价,引用者中既包括世界八大高能物理实验中心的BESIII、Belle、Babar、LHCb等著名的大型实验组(BESIII依托于诺贝尔奖获得者李政道先生建议的北京正负电子对撞机;Belle和Babar测量了B介子中的CP破坏,为2008年诺贝尔物理学奖奠定了基础。),也包括L.Maiani教授(狄拉克奖章获得者、樱井奖获得者、著名的GIM机制提出者之一)、G.Peter Lepage教授(樱井奖获得者、格点量子色动力学先驱)、Ulf-G.Meissner教授(欧洲科学院院士、莉泽·迈特纳奖获得者)、M.B.Voloshin教授(樱井奖获得者)、Jonathan L.Rosner教授(美国物理学会场与粒子部主席)等国际领军的粒子物理学家。所提供的8篇代表性论文均为JCR一区,SCI他引总次数185次,单篇SCI他引最高52次。

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