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重子激发态性质的研究,始终是强子物理领域关注的一个焦点。早期重子激发态的性质大多都是来自于旧的πN散射实验数据,也有一些来自非常稀少的KN散射数据。然而,这样做的一个明显缺点就是会使一些与πN耦合比较弱的重子激发态将很难在这些实验数据中被抽取出来。近年来,德国Jülich研究中心的COSY试验组测量了大量质子-质子对撞、共振态产生能区的实验数据,这些实验数据证明共振态产生过程在此能区的质子-质子散射过程中占主导地位。同时,我国兰州近代物理研究所也在研究基于兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)做一些质子-质子散射实验的可能性,都使得在质子-质子散射过程中研究重子激发态奇异性质成为一种十分重要的手段。
已有实验数据表明,pp→nK+Σ+散射过程在阈值附近有增强现象。现有的理论计算中,Tsushima、Sibirtsev和Shyam等人只考虑了有效的自旋宇称JP=3/2+的△++*(1920)共振态的贡献,他们的理论结果在相对高能区与实验一致,但是,在阈值附近与实验结果相去甚远。这主要是因为△++*(1920)共振态是通过P-波衰变到K+Σ+的,而P-波的贡献在低能区是被压低的。我们运用介子交换-共振态模型,重新研究了该过程。在考虑了K+Σ+阈下△*(1620)共振态的贡献尤其是ρ介子交换△*(1620)共振态产生的贡献之后,我们成功重现了pp→nK+Σ+散射过程的实验结果,尤其是低能区实验结果,在一定程度上解释了pp→nK+Σ+散射过程的阈值增强现象,同时给出了△*(1620)共振态的一些奇异性质。
pp→ppφ散射过程的最新实验数据表明,该散射过程对OZI规则有很大的破坏,特别是在反应的阈值附近。基于核子共振态N*(1535)内部有相对较大的奇异成份的假设,我们通过拟合π-p→nφ散射过程的散射截面得出了N*(1535)Nφ顶点耦合常数g2N*(1525)Nφ/4π=0.13。然后,我们在pp→ppφ散射过程中加入了核子共振态N*(1535)的贡献,成功地解释了pp→ppφ散射过程的总截面以及微分截面,给出了该散射过程中OZI规则有很大破坏的可能根源。
对于pp→ppη散射过程中N*(1535)共振态产生机制存在很大的争论,其争论根源主要在于如何选择N*(1535)Nρ顶点的耦合形式以及相应的耦合常数。我们选取了一种S-波耦合形式,基于有限的N*(1535)共振态的2π衰变和辐射衰变实验数据,通过N*(1535)→Nρ0→Nπ+π-和N*(1535)→Nρ0→Nγ衰变过程,给出了N*(1535)Nρ顶点耦合常数gN*(1535)Nρ的一些限制,表明pp→ppη反应中t-道ρ介子产生N*(1535)共振态的贡献不可忽略。