強子結(jié)構(gòu)的夸克模型

強子結(jié)構(gòu)的夸克模型Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型1第一頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型2

強子有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的實驗證據(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~0.8fme/p深度非彈性散射表明核子由一些類點的顆粒組成第二頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型3§7.1強子態(tài)的產(chǎn)生

粒子和粒子的碰撞來產(chǎn)生新的強子態(tài)形成實驗:

生成實驗:

第三頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型47.1.1重子共振態(tài)的形成

介子和核子發(fā)生碰撞散射:π:I=1,N:I=1/2

I=1/2N*或I=3/2Δ對π的軌道角動量的不同(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)有嚴格的限制）

第四頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型5Δ(1232)

當(dāng)(π,N)的不變質(zhì)量為M(π,N)=1232MeV時，形成截面達到極大,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,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)的介子相對于核子的軌道角動量以及共振態(tài)的總角動量對于J=3/2,l=1,宇稱記Δ(1232)為P33第五頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型6表7.1Δ共振態(tài)與核子共振態(tài)第六頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型72(K,N)散射I=0Λ共振態(tài);I=1Σ共振態(tài)第七頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型87.1.2矢量介子的產(chǎn)生和形成

新的強子態(tài)，不管它們的量子數(shù)是怎樣的取值，都有可能通生成實驗來產(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,FermiLab400GeVP打Be,通過末態(tài)μ+μ-對,發(fā)現(xiàn)了更重的矢量介子γ(~10GeV)

1984年,450GeV質(zhì)子-反質(zhì)子對撞,M(e+,e-)~90GeV,發(fā)現(xiàn)Z0中間玻色子第八頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型97.1.3通過強子—強子碰撞產(chǎn)生各種新的強子態(tài)通過對末態(tài)產(chǎn)物的分析，如對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(次級頂點)相對于產(chǎn)生點(原初頂點)的分布，確定新的強子態(tài)的壽命;通過對強子態(tài)的衰變產(chǎn)物的(運動學(xué))重建來確認新的強子態(tài)的存在通過對衰變產(chǎn)物角分布(分波)分析來確定強子態(tài)的自旋和宇稱

第九頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型10§7.2強子譜和強子結(jié)構(gòu)的夸克模型7.2.1強子譜，強子在Y-I3二維圖上的分布的規(guī)律性a.重子譜第十頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型11第十一頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型12J=3/2+和J=1/2+重子在Y-I3圖上的排列

第十二頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型13b.介子譜第十三頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型14

第十四頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型157.2.2強子結(jié)構(gòu)的夸克模型強作用過程，同位旋守恒，即在同位旋空間轉(zhuǎn)動具有不變性。所有強子系統(tǒng)的同位旋態(tài)都可以用同位旋空間中的兩個最基本的基矢來構(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=SU(2)對稱性對含奇異數(shù)的強子,定義超荷Y=B+S,基本表示必須擴大為三個基矢的空間，對稱性由SU(2)擴展為基矢:超荷UY（1）、同位旋SU（2）是表征強子的基本的自由度第十五頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型16具有高維表示的強子可以用u,s,d三個基矢③或者其共軛基矢來構(gòu)造

第十六頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型171961年,強子的結(jié)構(gòu)模型,三個基矢成為三種不同“味”的夸克

a.Gell-Mann:Quarkb.Zweig:Ace賦予夸克的重子數(shù)B=1/3,Gell-Mann-Nishijima關(guān)系夸克電荷(1/3)e整數(shù)倍

第十七頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型18

重子(B=1)和介子(B=0)的組合方式

重子的最簡單的組成應(yīng)是由三個味道的夸克來組合,按SU(3)群的構(gòu)造，可以有下面的組合方式：即:一個十維的不可約表示(味的SU(3)的10重態(tài))，兩個8維表示(味的SU(3)的8重態(tài))和一個味SU(3)的單態(tài)。

介子的最簡單的組成是由一個夸克和另一個反夸克組合:

即:一個味的SU(3)介子八重態(tài)和一個味的SU(3)介子單態(tài)第十八頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型19味SU(3)對稱群的每個不可約表示(多重態(tài))的成員和相應(yīng)的一組粒子對應(yīng)人們觀察到的強子按味SU(3)群的不可約表示(多重態(tài))分類；每一個強子對應(yīng)某一不可約表示(多重態(tài))的一個分量，具有相應(yīng)的量子數(shù)I,I3和超荷Y或S；同一不可約表示(多重態(tài))的粒子具有相似的性質(zhì)。例如強相互作用的守恒量子數(shù)—自旋和宇稱Jp相同。味SU(3)對稱性的擴展，把具有不同同位旋多重態(tài)，不同超荷但具有相同的Jp的強子放在同一不可約表示中，即與SU(3)味對稱性對應(yīng)的相互作用(有時稱其為超強相互作用)不區(qū)分同位旋，也不區(qū)分超荷。同一不可約表示(多重態(tài))的粒子質(zhì)量m可以有所差別，這種差別是由SU(3)味對稱性的破缺所引起的；若找到一個不可約表示的一個粒子或幾個粒子，該表示的未知粒子也一定存在。

第十九頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型20§7.3重子的味多重態(tài)7.3.1重子的味10重態(tài)味10重態(tài)的波函數(shù)交換的對稱性第二十頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型21

重子的味SU(3)十重態(tài)Y-I3二維圖

預(yù)言了(1962年)Y=-2,S=-3的sss態(tài),即后來(1964年)發(fā)現(xiàn)的Ω-第二十一頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型22V-O:V-1:第二十二頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型237.3.2夸克“色”量子數(shù)的引入SU(2)對稱性，把u，d看成全同的費米子，SU(3)味對稱性把u，d，s看成全同的費米子。由它們構(gòu)成的重子的波函數(shù)，應(yīng)該滿足“全同”費米子交換反對稱的要求。根據(jù)量子力學(xué)束縛態(tài)理論，系統(tǒng)的最低能量態(tài)，其空間部分波函數(shù)(由相對運動軌道角動量來描述)具有最大可能的對稱性即粒子1和2的相對運動軌道角動量l=0，粒子3相對于粒子(1,2)的軌道角動量l’=0。因此，不管是味的10重態(tài)或者是8重態(tài)。它們基態(tài)的軌道角動量總是l’=0

，l=0,總L=0，空間部分波函數(shù)是交換完全對稱的。

第二十三頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型24粒子的自旋完全是由3個自旋為1/2的夸克來組合。對于SU(3)味10重態(tài)，J=3/2，三個夸克的自旋波函數(shù)具有交換完全對稱的特性，它們的構(gòu)造方式:

違背全同費米子交換反對稱的要求!至少必須引入一個新的自由度(量子數(shù)),由這自由度所構(gòu)成的三個夸克的波函數(shù)對這個自由度的交換必須是反對稱的。這自由度就是“色”，即每種夸克具有種顏色：紅(R)，綠(G)，藍(B)

味道、空間和自旋部分波函數(shù)對夸克交換都對稱?。?！第二十四頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型25構(gòu)成SU(3)色三維最基礎(chǔ)表示。所有觀測到的重子都應(yīng)該是色的單態(tài)(即色的交換反對稱)構(gòu)成重子波函數(shù)中的三?？淇说纳糠植ê瘮?shù)應(yīng)該是：夸克具有“色荷”，它是夸克之間相互作用的“源”，就像電荷是電磁作用的“源”一樣:QCD(QuantumChromoDynamics

):強作用的動力學(xué)“色禁閉”:所有觀測到的強子都是色單態(tài)，或者說是色中性。第二十五頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型267.3.3味的SU(3)重子八重態(tài)“味”部分的波函數(shù)具有部分交換反對稱，部分交換對稱。它們可以有兩種獨立的構(gòu)造方式，(1,2)或(2,3)交換反對稱;J=1/2u第二十六頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型27對于味8重態(tài)。色部分的波函數(shù)也要求是交換反對稱的，因為所有實際可觀測到的粒子都是色的單態(tài).作為基態(tài)重子的8重態(tài)，夸克的空間部分波函數(shù)具有完全的對稱性。即:l=l’=L=0。為了得到自旋J=1/2的8重態(tài)的重子，三個夸克的自旋只能構(gòu)成部分反對稱。為了保證八重態(tài)的重子總波函數(shù)具有交換反對稱。只有令排序1，2的夸克自旋反稱和味道反稱組合在一起或者排序2，3的夸克的自旋反稱和味道反稱組合在一起。第二十七頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型28SU(3)味8重態(tài)的自旋和味道波函數(shù):質(zhì)子為：(下面的點表示相應(yīng)的序號的夸克對應(yīng)的量子數(shù)構(gòu)成交換反稱)===第二十八頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型29在平面上，味8重態(tài)如下

如何區(qū)分第二十九頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型30§7.4介子的SU(3)多重態(tài)三種味道的夸克u,d,s和三種味道的反夸克uds-bar可以組合成9種介子態(tài):

8重態(tài)和單態(tài)dusdusdusdus第三十頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型318重態(tài)單態(tài)第三十一頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型327.4.1贗標(biāo)介子和矢量介子由夸克(費米子)和反夸克(反費米子)構(gòu)成的系統(tǒng)，根據(jù)它們的軌道運動狀態(tài)，徑向運動狀態(tài)和自旋狀態(tài)可以構(gòu)成不同的多種多樣的介子態(tài)。空間宇稱，電荷共軛宇稱(如果是純中性的系統(tǒng))和G宇稱:贗標(biāo)介子

介子的基態(tài)，當(dāng)組成夸克反夸克的(用符號表示)時對應(yīng)一組的介子，稱為贗標(biāo)介子。

第三十二頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型33第三十三頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型34矢量介子當(dāng)組成夸克和反夸克的，對應(yīng)著另一組介子，稱為矢量介子。

第三十四頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型357.4.2單態(tài)和8重態(tài)的第8分量的混合第三十五頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型36將在表示的質(zhì)量矩陣對角化，可以推出混合角：分別為實際觀察到的Φ介子和ω介子的質(zhì)量。M8可以由Gell-Mann-Okubo公式(page37)推出,解得用和的波函數(shù)代入，得到Φ和ω

的夸克組成：

第三十六頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型37第三十七頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型38§7.5強子的質(zhì)量和強子的磁矩7.5.1味對稱破缺即Gell-Mann-Okubo質(zhì)量分裂公式同一味SU(3)多重態(tài)中的強子(重子或者介子)，質(zhì)量很不相同，這只能用味SU(3)的對稱性的破缺來說明，這種破缺仍然保持了同位旋的SU(2)以及超荷U(1)的對稱性，同樣同位旋(不同分量)，同一超荷的一組粒子，其質(zhì)量基本相同。對稱性的破缺使得多重態(tài)成員的質(zhì)量隨著超荷而變化，隨著粒子的總同位旋而變化。

Gell-Mann-Okubo給出質(zhì)量分裂公式：

重子：

介子：

第三十八頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型39~500MeV~140MeV~500MeV~890MeV~770MeV~890MeV第三十九頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型40同一多重態(tài)中的介子和反介子，有完全相同的質(zhì)量，但它們的超荷Y(=S)相反。可見介子的質(zhì)量公式中的Y的一次項不能存在，即b=0，所以對于介子，上式改寫為：根據(jù)質(zhì)量分裂公式，可以得到的重子的質(zhì)量應(yīng)滿足：

贗標(biāo)介子的質(zhì)量應(yīng)滿足：按照上述質(zhì)量關(guān)系，可以由8重態(tài)中的已知質(zhì)量推出第8分量m8的質(zhì)量，例如對于矢量介子：第四十頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型417.5.2色荷的精細相互作用引起的強子質(zhì)量的精細劈裂

考察介子的不同SU(3)的8重態(tài),發(fā)現(xiàn)夸克反夸克的組成味相同，基態(tài)軌道角動量相同，只是相對自旋取向不同而質(zhì)量不同:重子

:中子質(zhì)量差很容易和原子體系的自旋—軌道相互作用，或者是自旋之間的相互作用(精細和超精細劈裂)類比來加以說明

第四十一頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型42氫原子，處于基態(tài)的電子的自旋和質(zhì)子的自旋相互作用引起的能級劈裂由下式表示：組成強子系統(tǒng)的夸克都具有“色荷”，可以想象與夸克自旋對應(yīng)的形成一個具有強相互作用特征的“色矩”。這種色矩與構(gòu)成強子的夸克(反夸克)的自旋態(tài)直接相關(guān)，它們的相互作用形式介子重子

第四十二頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型43簡單認為，強子的質(zhì)量是由構(gòu)成它的夸克的質(zhì)量再加上上述色偶極矩附加能

:組成夸克的質(zhì)量分別選為：

由上式和實驗測得的介子質(zhì)量(和)擬合，給出參數(shù):第四十三頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型44第四十四頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型45==當(dāng)3組成夸克質(zhì)量都一樣時(如:核子,Δ(3u,d),Ω(3s))J＝1/2J=3/2J=3/2第四十五頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型46由不同味道組成的重子10重態(tài),J=3/2,自旋交換完全對稱(uds)S

從而8重態(tài)的

Σ,Λ,Ξ(uds)AS

Jij=1?(J2-si2-sj2)第四十六頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型47==對于Ξ(含2個s夸克,它們構(gòu)成自旋三重態(tài)

),在Σ公式中，將s和u交換一下就得到了Ξ的質(zhì)量：8重態(tài)第四十七頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型48參數(shù)A’的擬合:取組成夸克質(zhì)量，和10重態(tài)，8重態(tài)的重子質(zhì)量公式擬合，最佳參數(shù)為：

三個參數(shù)，8種重子質(zhì)量第四十八頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型497.5.3中子和質(zhì)子的磁矩

假定，夸克和輕子一樣是類點的粒子，它們是自旋為1/2的，具有電荷為Qie的粒子，它們的磁矩為：第四十九頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型50質(zhì)子自旋波函數(shù)

第五十頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型51對于頭一行第一項:對于頭一行第二項:對于頭一行第三項:第一行總貢獻為:

第五十一頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型52第二，三行貢獻的磁矩和第一列的貢獻是一樣的,總之:而中子只是質(zhì)子中u,d夸克互換而已,因此:設(shè):及:

有:第五十二頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型53綜上得:

實驗結(jié)果:假定:

并引入核磁子則:

理論值實驗值第五十三頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型54§7.6重味夸克的發(fā)現(xiàn)和重夸克偶素

7.6.1J/Ψ粒子的發(fā)現(xiàn)和桀夸克的引入

時間:1974年夏地點:BNL-AGS

人物:S.C.C.Tingandhisgroup

實驗:28GeVp打Be靶末態(tài)e+e-不變質(zhì)量中心值:3.10GeV寬度<5MeV

同年11月,SLACBrurtonRichtere+e-對撞第五十四頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型55Ting發(fā)現(xiàn)J粒子的雙臂譜儀

第五十五頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型56第五十六頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型57Richter組對正負電子束能量掃描，得到激發(fā)曲線

e＋e－第五十七頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型58由量子力學(xué)的共振態(tài)的Breit-Wigner

公式描述上述激發(fā)曲線其中::動量中心系中的約化德布羅意波長

E:質(zhì)心系的總能量

:共振峰對應(yīng)的能量(或稱為共振態(tài)的質(zhì)量):通過(e+e-)形成共振態(tài)的寬度或者說是共振態(tài)衰變?yōu)?e+e-)末態(tài)的衰變寬度

:共振態(tài)衰變?yōu)閄末態(tài)的衰變寬度

J

:為共振態(tài)的自旋

S1,S2:正負電子的自旋對共振峰下面積積分求總衰變寬度和各分寬度第五十八頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型59注意到下述兩過程的相干性:這種相干的存在，意味著共振態(tài)(R)和光子(γ)有相同的共振曲線的寬度的來源:

由于正負電子束能量的分散的影響；

所產(chǎn)生的末態(tài)有兩部分的貢獻:通過共振態(tài)衰變而來通過類時的虛光子的連續(xù)分布產(chǎn)生的末態(tài)對于末態(tài)正負電子，還有通過類空虛光子產(chǎn)生的散射正負電子

第五十九頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型60考慮上述各種貢獻來源及束流的能量分布,通過擬合:其衰變寬度較(u,d,s)(反)夸克組成的矢量介子小幾個量級,有必要引入一個新的夸克C,即粲夸克更高激發(fā)態(tài)第六十頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型617.6.2Υ粒子的發(fā)現(xiàn)和底夸克的引入時間:1977年地點:FermiLab.實驗:400GeV質(zhì)子打Be靶結(jié)果:末態(tài)μ+μ-的不變質(zhì)量譜上有窄的共振峰,

在9.5~10.5GeV之間一年后,德國漢堡DORIS譜儀發(fā)現(xiàn)類似的結(jié)構(gòu):用cc-bar激發(fā)態(tài)無法解釋,引入b夸克。bb-barCornell的CESRCLEO譜儀，更高的激發(fā)態(tài)第六十一頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型627.6.3TOP夸克的發(fā)現(xiàn)70年代后期,三代輕子和二代半夸克:

尋找?(Topquark)成為重要的物理目標(biāo)!!!

第六十二頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型631978年的漢堡的PETRA

日本KEK的TRISTAN

1989年歐洲核子中心的LEP

1994年,LEP給出Top夸克質(zhì)量限制:對正負電子對撞機的要求:Ebeam~170GeV第六十三頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型64在對撞機上尋找t夸克1994年費米實驗室的正反質(zhì)子對撞機運行

產(chǎn)生過程：

實測u(d)u(d)tt第六十四頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型65

的衰變寬度:

衰變寬度如此之大以致來不及形成TOP偶素就衰變了.

第六十五頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型66tt-bar衰變末態(tài)的典型特征

:b和b-bar以B和B-bar介子為領(lǐng)頭的強子噴注。W+和W-可以通過輕子或者qq-bar’,衰變末態(tài)事例可分為三種類型：

多噴注的強子末態(tài)(6噴注)

輕子+4噴事例，丟失中微子

雙輕子+2噴注事例，大的動量損失

第六十六頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型67tbW+tbW－第六十七頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型68tt-bar衰變末態(tài)的典型特征:多噴注的強子末態(tài)(6噴注)輕子+4噴事例，丟失中微子雙輕子+2噴注事例，大的動量損失第六十八頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型69W-W+ubub小快度區(qū)多噴注重建，找到兩個W為標(biāo)記，由W和b-jet重建t和tbar第六十九頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型706種味道的夸克的主要量子數(shù)

第七十頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型71§7.7含有重味夸克的強子非相對論粒子的系統(tǒng):量子力學(xué)描述的束縛態(tài)相對論的自由粒子

:量子場論強子,如質(zhì)子~0.8fm,由不確定性原理，組成夸克的動量具有量級為u,d,s夸克質(zhì)量300~500MeV,則和光速可以相比,由輕夸克構(gòu)成的強子不能用非相對論的束縛態(tài)來描述,但重夸克反之

第七十一頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型727.7.1重夸克偶素正電子偶素

,庫侖勢:通過量子力學(xué)解束縛態(tài),給出的系統(tǒng)能級分布

類似地,可以解重夸克偶素的能級,不過作用勢是不同的.第七十二頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型73正電子偶素系統(tǒng)能級分布

第七十三頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型74構(gòu)成的粲偶素的能級的計算系統(tǒng)特點通過色荷相互作用，即交換帶色的膠子構(gòu)成一個束縛態(tài)

電荷之間的作用可以忽略不計在近距離，色荷之間的作用勢應(yīng)具有類庫侖勢的形式，不同的是電磁作用的耦合常數(shù)α應(yīng)改成色荷相互作用的耦合常數(shù)αs，而且引入色的因子CF(交換色膠子振幅的平方)。介子:CF=4/3引入一個線性項描述色禁閉

第七十四頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型75粲偶素能級系統(tǒng)

3000J/ec第七十五頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型76底夸克偶素能級系統(tǒng)

第七十六頁，共八十四頁，編輯于2023年，星期日Chap.7強子結(jié)構(gòu)的夸克模型777.7.2SU(4)味多重態(tài)重子和介子把夸克從三種味擴展為S,I3和C的三維空間

強子的同位旋由SU(2)的兩個基矢(u,d)構(gòu)成，S和C分別構(gòu)成奇異數(shù)和粲數(shù)等量子數(shù)

介子的SU(4)16重態(tài)