【正文】 強(qiáng)子結(jié)構(gòu)的夸克模型 1 強(qiáng)子結(jié)構(gòu)的 夸克模型 ?強(qiáng)子態(tài)的產(chǎn)生 ?強(qiáng)子譜和強(qiáng)子結(jié)構(gòu)的夸克模型 ?重子的味多重態(tài) ?介子的 SU（ 3）多重態(tài) ?強(qiáng)子的質(zhì)量 ?重味夸克的發(fā)現(xiàn)和重夸克偶素 ?含有重味夸克的強(qiáng)子 強(qiáng)子結(jié)構(gòu)的夸克模型 2 強(qiáng)子有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)證據(jù) ? 質(zhì)子和中子都有反常磁矩 ? e/p彈性散射給出核子的電磁形狀因子，并給出核子的尺度 ~ ? e/p深度非彈性散射表明核子由一些類點(diǎn)的顆粒組成 強(qiáng)子結(jié)構(gòu)的夸克模型 3 167。 強(qiáng)子態(tài)的產(chǎn)生 ? 粒子和粒子的碰撞來產(chǎn)生新的強(qiáng)子態(tài) 形成實(shí)驗(yàn) : 生成實(shí)驗(yàn) : AahAa ???? ?????? dchAaBb ?強(qiáng)子結(jié)構(gòu)的夸克模型 4 重子共振態(tài)的形成 介子和核子發(fā)生碰撞 1. 散射 : π: I=1 , N: I =1/2 ? I=1/2 N* 或 I=3/2 Δ ? 對(duì) π的 軌道角動(dòng)量的不同 (不同分波 )和能量的不同，可以形成不同自旋和不同質(zhì)量的共振態(tài) （ 初態(tài)粒子的量子態(tài)有嚴(yán)格的限制） ()N?，000,pn h n p hnnn h p h pp?? ? ???? ? ???? ? ? ??? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ??強(qiáng)子結(jié)構(gòu)的夸克模型 5 ? Δ(1232) 當(dāng) (π,N)的不變質(zhì)量為 M(π,N)=1232MeV時(shí)，形成截面達(dá)到極大 ,具有峰的結(jié)構(gòu) .它可以由 (π+,p),(π+, n),(π,p),(π,n)來形成，即其電荷態(tài)包括 h++,h+,h0,h，是電荷的四重態(tài)， I3= 3/2,1/2,1/2,3/2，說明該重子共振態(tài)為 I=3/2的四重態(tài)，稱為 Δ(1232) ? N(1440) M(π,N)=1440MeV時(shí) , I=1/2的同位旋兩重態(tài) , 即 : N(1440) 只能通過 初態(tài)來形成 ? 通過對(duì)共振態(tài)衰變末態(tài)的角分布的研究，可以推斷構(gòu)成共振態(tài)的介子相對(duì)于核子的軌道角動(dòng)量以及共振態(tài)的總角動(dòng)量 對(duì)于 J=3/2, l=1, 宇稱 記 Δ(1232)為 P33 ( , ) ( , )np????，J( 1 ) ( 1 ) ( 1 ) 1lP? ? ? ? ? ? ?強(qiáng)子結(jié)構(gòu)的夸克模型 6 Δ共振態(tài)與核子共振態(tài) L 強(qiáng)子結(jié)構(gòu)的夸克模型 7 2 (K, N)散射 I=0 Λ共振態(tài) 。 I=1 Σ共振態(tài) 強(qiáng)子結(jié)構(gòu)的夸克模型 8 XVBep ???ee??? G eVM ee ~??()p p Z W X? ? ?新的強(qiáng)子態(tài)，不管它們的量子數(shù)是怎樣的取值，都有可能通生成實(shí)驗(yàn) 來產(chǎn)生 : 1974年，丁肇中領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，利用 28GeV的質(zhì)子打 Be靶， 試圖尋找未知的新的矢量介子，發(fā)現(xiàn)了 J/Ψ粒子 1977年 , FermiLab 400GeV P 打 Be, 通過末態(tài) μ+ μ對(duì) , 發(fā)現(xiàn)了更重的矢 量介子 γ(~10GeV) 1984年 , 450GeV 質(zhì)子 反質(zhì)子對(duì)撞 , M(e+,e)~90GeV, 發(fā)現(xiàn) Z0(W)中間 玻色子 強(qiáng)子結(jié)構(gòu)的夸克模型 9 — 強(qiáng)子碰撞產(chǎn)生各種新的強(qiáng)子態(tài) ? 通過對(duì)末態(tài)產(chǎn)物的分析，如對(duì)泡室徑跡的重建確定奇異重子的產(chǎn)生以及它們的質(zhì)量，并根據(jù)守恒定律確定它們的守恒量子數(shù) 。 ? 由衰變頂點(diǎn) (次級(jí)頂點(diǎn) )相對(duì)于產(chǎn)生點(diǎn) (原初頂點(diǎn) )的分布，確定新的強(qiáng)子態(tài)的壽命 。 ? 通過對(duì)強(qiáng)子態(tài)的衰變產(chǎn)物的 (運(yùn)動(dòng)學(xué) )重建來確認(rèn)新的強(qiáng)子態(tài)的存在 ? 通過對(duì)衰變產(chǎn)物角分布 (分波 )分析來確定強(qiáng)子態(tài)的自旋和宇稱 00000ppppp???? ? ?? ? ?? ? ??? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?強(qiáng)子結(jié)構(gòu)的夸克模型 10 167。 強(qiáng)子譜和強(qiáng)子結(jié)構(gòu)的夸克模型 強(qiáng)子譜，強(qiáng)子在 YI3二維圖上的分布的規(guī)律性 a. 重子譜 強(qiáng)子結(jié)構(gòu)的夸克模型 11 強(qiáng)子結(jié)構(gòu)的夸克模型 12 J=3/2+和 J=1/2+重子在 YI3圖上的排列 強(qiáng)子結(jié)構(gòu)的夸克模型 13 b. 介子譜 強(qiáng)子結(jié)構(gòu)的夸克模型 14 圖上的排列介子在和 3)(1)(0 ISbJaJ ??? ??強(qiáng)子結(jié)構(gòu)的夸克模型 15 強(qiáng)子結(jié)構(gòu)的夸克模型 ? 強(qiáng)作用過程，同位旋守恒，即在同位旋空間轉(zhuǎn)動(dòng)具有不變性。所有強(qiáng)子系統(tǒng)的同位旋態(tài)都可以用同位旋空間中的兩個(gè)最基本的基矢來構(gòu)造： 各種核素的同位旋自由度，可以用質(zhì)子和中子來構(gòu)成。 p = n = 群論中稱為 SU(2)對(duì)稱性 對(duì)含奇異數(shù)的強(qiáng)子 , 定義超荷 Y=B+S,基本表示必須擴(kuò)大為三個(gè)基矢的空間，對(duì)稱性由 SU(2)擴(kuò)展為 基矢 : 310110122II? ? ? ?? ? ?? ? ? ?? ? ? ?， ， ，????????01 ????????10YI USU )1()2( ?超荷 UY（ 1）、同位旋 SU（ 2）是表征強(qiáng)子的基本的自由度 強(qiáng)子結(jié)構(gòu)的夸克模型 16 具有高維表示的強(qiáng)子可以用 u,s,d三個(gè)基矢 ③ 或者其共軛基矢 來構(gòu)造 強(qiáng)子結(jié)構(gòu)的夸克模型 17 1961年 ,強(qiáng)子的結(jié)構(gòu)模型 ,三個(gè)基矢成為三種不同“味”的夸克 a. GellMann: Quark b. Zweig: Ace 賦予夸克的重子數(shù) B=1/3, GellMannNishijima關(guān)系 夸克電荷(1/3)e整數(shù)倍 3 2QYIe ??強(qiáng)子結(jié)構(gòu)的夸克模型 18 重子 (B=1)和介子 (B=0)的組合方式 ? 重子的最簡(jiǎn)單的組成應(yīng)是由三個(gè)味道的夸克來組合 ,按 SU(3) 群的構(gòu)造，可以有下面的組合方式： 即 :一個(gè)十維的不可約表示 (味的 SU(3)的 10重態(tài) )，兩個(gè) 8維表示 (味的 SU(3)的 8重態(tài) )和一個(gè)味 SU(3)的單態(tài)。 ? 介子的最簡(jiǎn)單的組成是由一個(gè)夸克和另一個(gè)反夸克組合 : 即 :一個(gè)味的 SU(3)介子八重態(tài)和一個(gè)味的 SU(3)介子單態(tài) 3 3 3 10 8 8 1? ? ? ? ? ?1833 ???強(qiáng)子結(jié)構(gòu)的夸克模型 19 味 SU(3)對(duì)稱群的每個(gè)不可約表示 (多重態(tài) )的成員和相應(yīng)的一組粒子對(duì)應(yīng) 1. 人們觀察到的強(qiáng)子按味 SU(3)群的不可約表示 (多重態(tài) )分類； 2. 每一個(gè)強(qiáng)子對(duì)應(yīng)某一不可約表示 (多重態(tài) )的一個(gè)分量，具有相應(yīng)的量子數(shù) I, I3和超荷 Y或 S； 3. 同一不可約表示 (多重態(tài) )的粒子具有相似的性質(zhì)。例如強(qiáng)相互作用的守恒量子數(shù) — 自旋和宇稱 Jp相同。味 SU(3)對(duì)稱性的擴(kuò)展，把具有不同 同位旋多重態(tài)，不同超荷但具有相同的 Jp的強(qiáng)子放在同一不可約表示中，即與 SU(3)味對(duì)稱性對(duì)應(yīng)的相互作用 (有時(shí)稱其為超強(qiáng)相互作用 )不區(qū)分同位旋，也不區(qū)分超荷。 4. 同一不可約表示 (多重