（理论物理专业论文）在具有qcd特征模型下的高能绕射过程.pdf

在具有q c d 特征模型下的高能绕射过程 摘要 基于核子的夸克胶子结构，以及由于胶子自作用，在自然界可 能存在三胶子形成的色单态的假设，我们计算了质子一质子，反质 子一质子弹性散射的散射振幅实虚比，总截面，微分截面，得到了 三胶子色单态可能存在的结论，指出了寻找三胶子色单态的一个方 向。同时，用有q c d 特征的程函模型，考虑夸克一夸克，胶子一胶 子，夸克一胶子及三胶子色单态等交换，讨论了散射振幅展开式的 二次项对斜率参数的贡献，发现它主要在高能区域有一定作用。最 后，用向量介子为主模型，在已有的质子一质子，反质子一质子弹 性散射模型基础上，计算光子一光子弹性散射的散射总截面，散射 振幅实虚比，微分截面，斜率，发现向量介子为主模型能很好描述 光子一光子弹性散射过程，但三胶子色单态交换在这些过程里贡献 不显著。 关键词：绕射有q c d 特征的模型v m d 模型非微扰 q c d h i g he n e r g yd i f f r a c t i v ep r o c e s s e s i nt h eq c di n s p i r e dm o d e l a bs t r a c t b a s e do nt h eq u a r k - g l u o ns t r u c t u r eo fn u c l e o na n dt h ee x i s t e n c eo f o d d e r o ni nn a t u r ed u et og l u o ns e l f - i n t e r a c t i o n ，t h ee l a s t i cs c a t t e r i n go fp p a n dp pa th i g he n e r g i e si ss t u d i e d w ec a l c u l a t et h et o t a lc r o s ss e c t i o na w t ， r a t i op ，d a d to fp pa n dp pe l a s t i cs c a t t i n g ，o u rt h e o r e t i c a lp r e d i c t i o n s r e p r o d u c ee x p e r i m e n t a ld a t ap e r f e c t l y o u rc a l c u l a t i o n ss h o wt h a tt h e o d d e r o nc o n t r i b u t i o ni sq u i t ei m p o r t a n ta n dg i v eaw a yo fs e a r c h i n gt h e o d d e r o n w eu s eq c di n s p i r e de i k o n a lm o d e lt oa n a l y s i st h en u c l e a rs l o p e p a r a m e t e r8f o rp pa n dp pe l a s t i cs c a t t e r i n g la n dd i s c u s st h ec o n t r i b u t i o n o fe x p a n s i o no fp h a s ef u n c t i o n ss e c o n do r d e rt e r mt ot h i sp r o c e s s e si n t h ep h a s ef u n c t i o ne x p a n s i o n w - ef i n di tp l a y sai m p o r t a n tr o l ea tl a r g e e n e r g yr a n g e u s i n gt h ea d d i t i v eq u a r km o d e la n dv e c t o rm e s o nd o m i n a n c e ( v m d ) m o d e l ，w e c a l c u l a t et h eo t o t ，r a t i op ，s l o p e a n dd a d to f 竹e l a s t i c s c a t t i n g ，s h o wt h a tt h es u r v i v a lp r o b a b i l i t i e sa r ei d e n t i c a lf o r 即，却a n d 竹 c o l l i s i o n s a sw e l la sf o rn u c l e o n - n u c l e o nc o l l i s i o n s w r ef u r t h e rs h o wt h a t v m dm o d e lc a nd e s c r i b eh i g h e n e r g yp h o t o n - p h o t o nd i f f r a c t i v ep r o c e s s e s s u c c e s s f u l l y , b u tt h ec o n t r i b u t i o no f0 d d e r o ne x c h a n g ei s s m a l li nt h i s p r o c e s s k e yw o r d s ：d i f f r a c t i v ep r o c e s s ；q c di n s p i r e dm o d e l ；v m d m o d e l ；n o n - p e r t u r b a t i v eq c d 广西大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是在导师指导下完成的，研究工作所取得 的成果和相关知识产权属广西大学所有。除已注明部分外，论文中不包含其 他人已经发表过的研究成果，也不包含本人为获得其它学位而使用过的内 容。对本文的研究工作提供过重要帮助的个人和集体，均已在论文中明确说 明并致谢。 论文作者签名： 学位论文使用授权说明 功口踔6 月f o 日 本人完全了解广西大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即： 本人保证不以其它单位为第一署名单位发表或使用本论文的研究内容； 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本； ， 学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务； 学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文； 在不以赢利为目的的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 请选择发布时间： 留即时发布口解密后发布 ( 保密论文需注明，并在解密后遵守此规定) 论文作者盘名：势诒导师签名：落张嘭劲脾g 月加日 广西大掌硕士学位论文在具有q c d 特征模型下的商能绕射过程 1 i n t r o d u c t i o n 1 1 m o t i v a t i o n ，i m p o r t a n c ea n dc u r r e n ts t a t u so ft h er e s e a r c h am i c r o s c o p i cu n d e r s t a n d i n go fh a d r o n - h a d r o ns c a t t e r i n gr e m a i n sa ne l u s i v eg o a lo f h a d r o n i cp h y s i c s ，a n dq u a r kg l u o ns t r u c t u r eo fh a d r o n s t h i si su n f o r t u n a t eb e c a u s e t h ei n t e r a c t i o no fh a d r o n si so fp a r a m o u n ti m p o r t a n c ef r o mav a r i e t yo fp e r s p e c t i v e s a tt h eh a d r o n i cl e v e l ，i tp r o v i d e sv i t a li n s i g h ti n t ot h ed y n a m i c so fq u a r k sa n dg l u o n s ， a n do f f e r sa no p p o r t u n i t yt os e a r c hf o rn e wp h y s i c sa n dn e wp a r t i c l e ss u c ha sq u e s tf o r h p a r t i c l e ，h i g g s ，t h et e n s o rg l u e b a l la n do d d e r o n i ti sa l s or e l e v a n tt ot h es t u d yo ft h e q u a r k - g | u o np l a s m a ，s i n c eh a d r o n i ci n t e r a c t i o n sc a nm a s kp u t a t i v es i g n a l sf o rt h eq u a n - t u r nc h r o m o - d y n a m i c s ( q c d ) p h a s et r a n s i t i o n ，a p p l i c a t i o ne x t e n d sb e y o n dh a d r o n i c p h y s i c s ：f o re x a m p l e ，s e a r c hf o rc p - v i o l a t i n gp h a s e si nt h ef i n a ls t a t e so fd i nbm e s o n d e c a yw i l lr e q u i r ec o r r e c t l ya c c o u n t i n gf o rs t r o n gi n t e r a c t i o n sf i n a ls t a t e sp h 弱翳f o f c o u r s e ，h a d r o n - h a d r o ni n t e r a c t i o n sa r ed i r e c t l yr e l e v a n tt oal o n g s t a n d i n gg o a lo fn u c l e a r p h y s i c s ，d e r i v i n g t h en u c l e a rf o r c ef r o mq c d t h i si s s u ei sn o tj n s to fi n t e l l e c t u a lc o n - c e r ns i n c ei ti si m p o r t a n tt ob ea b l et oe x t e n do u ru n d e r s t a n d i n go fi n t e r n u c l e o nf o r c e s t oe x t r e m ec o n d i t i o n so ft e m p e r a t u r ea n dp r e s s u r e8 0t h a tav a r i e t yo fa s t r o p h y s i c a la n d c o s m o l o g i c a li s s u e sm a yb er e l i a b l ye x a m i n e d h i g he n e r g yp pa n d 却e l a s t i cs c a t t e r i n gh a v eb e e nm e a s u r e da tc e r ni n t e r s e c t i n g s t o r a g er i n g s ( i s r ) 2 1a n ds u p e rp r o t o ns y n c h r o t r o n ( s p s ) c o l l i d e r s , l ，a n da tf e r m i l a b f i x e dt a r g e te x p e r i m e n t s l 5 a n dt e v a t r o ne x p e r i m e n t s l 6 ；r 1 t h e s ee x p e r i m e n t a ls t u d i e s c o v e t i n gt h ec e n t e ro fm a s s ( c m ) e n e r g yr a n g e2 3 - 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h a d r o np r o c e s si sg o v e r n e db yq c d - t h ef u n d a m e n t a lt h e o r yo f s t r o n gi n t e r a c t i o n o nt h eo t h e rh a n d ，t h e ys h o u l db ep r e d i c t e dw h e nt h e r ea x en od a t a e x i s t e d g i v e ni m p o r t a n c eo ft h i sf i e l da n dm e a s u r e m e n t so ft h ep r o c e s s e s ，i ti sn o ts u r p r i s i n g t h a tan u m b e ro fm o d e l sh a v eb e e nd e v e l o p e dt oa d d r e s st h ed y n a m i c so fh a d r o n - h a d r o n i n t e r a c t i o n sa th i g he n e r g i e s a m o n gt h e m ，t h er e g g et h e o r y 9 1i so n eo ft h em o s ts u c - c e s s f u ld e s c r i p t i o n so ft h eh i l g he n e r g yh a d r o n i cd y n a m i c s ，w h i c hi n v e s t i g a t e sh a d r o n i e i n t e r a c t i o nb ys t u d y i n g g e n e r a lp r o p e r t i e so fs m a t r i xf o rt w oh a d r o nc o l l i d i n gp r o - c e s s8 + b _ c + d t h er e g g et h e o r yr e l a t e st h es p i nl ，a n dm a s smo fp a r t i c l e sw i t h t h es a m ei n t e r n a lq u a n t u mn u m b e r s ( s t r a n g e n e s s ，i s o s p i n ，b a r y o nn u m b e r ，e t c ) 1 0 】b y a r ( t = a 鳄) = 厂w i t ha n ( t ) = a n ( o ) + a 太b e i n gr e g g et r a j e c t o r y r e g g e o ne x c h a n g e m o d e ls u c c e s s f u l l yr e p r o d u c e si n t e r m e d i at oe n e r g ye l a s t i cs c a t t e r i n gd a t ab u ti tf a i l 8 t od e s c r i b ee x p e r i m e n t a ld a t aw h e nt h ee n e r g yb e c o m e sh i g h e ra n dh i g h e rw h e r en e w e x p e r i m e n t a ld a t ae x i s t e d t h i sf a i l u r eg a v eab i r t ho fp o m e r o nt h e o r y w ek n o wt h ei n t e r c e p to fr e g g et r a j e c t o r yi sl e s st h a n1f o ra l le x i s t i n gp a r t i c l e i nn a t u r e i nt h er e g g et h e o r y , t o t a lc r 0 6 8s e c t i o ni sp r o p o r t i o n a lt be n e r g ysi n v e r s e l y ( s ) s s ot h a ti ts h o u l dv a n i s ha ssi n c r e a s e s h o w e v e r ，i th a sb e e no b s e r v e de x - 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p o m e r o ne x c h a n g em o d e ls u c c e s s f u l l ye x p l a i n s 2 广西大掌硕士掌位论文 在具有i c d 特征模型下的高能绕射过程 t h es t r i k i n gf e a t u r e so ft h et o t a lc r o s ss e c t i o no ft h ee l a s t i cs c a t t e r i n ga tw h o l ee n e r g y r e g i o n t h em o d e li sa l s ou s e df o rm a n yd i f f r a c t i v ep r o c e s s e sa n dp r o d u c e sas u c c e s s f u l u n d e r s t a n d i n go ft h ed a t ae x i s t e d f o re x a m p l e ，v e c t o rm e s o ne l e c t r o - p r o d u c t i o no f ft h e p r o t o n h o w e v e r ，t h eo r i g i na n dn a t u r eo ft h ep o m e r o nh a sn o tb e e nk n o w ns of a ra n dt h e p o m e r o nc o u p l i n gt ot h ep r o t o nh a sav e c t o rf o r mr ，s i m i l a rt ot h a to fc = 一1i s o s c a l a r p h o t o n ，w h i c hi si nc o n t r a d i c t i o nt ot h ev a c u u mp r o p e r t yo ft h ep o m e r o n ，c = + 1 a t t h es a m et i m e ，t h ep o m e r o ni sj u s ta p h e n o m e n o l o g i c a lo b j e c tt od e s c r i b et h ed i f f r a c t i v e p r o c e s s e s w em u s te x p l o r ei t sd y n a m i c a lo r i g i na n dn a t u r ef r o mq c d q c dh a db e e nd i s c o v e r e di nt h ee a r l y1 9 7 0 s ，w h i c hi saf u n d a m e n t a lt h e o r yo fs t r o n g i n t e r a c t i o n 1 3 1 w i t ht h ed e v e l o p m e n to fq c d ，p e o p l et 巧t ou n d e r s t a n dt h eh i g he n e r g y d i f f r a c t i o np h e n o m e n ao fp pa n d 励e l a s t i cs c a t t e r i n gf r o mq c d t h es t u d yo fd i f f r a c t i v e p r o c e s s e so f f e r sau n i q u eo p p o r t u n i t yt ou n d e r s t a n dt h ef u n d a m e n t a ld e g r e eo ff r e e d o m ， q u a r k s ，g l u o n sa n dc o l o r b a l l si nh a d r o n - 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j f 曳 q c d i saf u n d a m e n t a lt h e o r yo fs t r o n gi n t e r a c t i o n t h eh a d r o ni sm a d eu po fq u a r k s a n dg l u o n s8 0t h a tt h eh a d r o n - h a 山o ns c a t t e r i n ga th i g he n e r g i e ss h o u l db ed e s c r i b e db y q u a r kg l u o nm u l t i p l es c a t t e r i n g t h a ti s ，t h ev a l e n c eq u a r k sa n dg l u o n sa sw e l la sq u a r k - g l u o ni n t e r f e r e n c et e r m sm u s tc o n t r i b u t et ot h ec r o s ss e c t i o n s a tt h es a n l et i m e ，s i n c e t h eg l u o n sc a ni n t e r a c ta m o n gt h e m s e l v e ss ot h a tt h e yc a l lf o r mc o l o r l e s sb o u n ds t a t e so f t w oi n t e r a c t i n gg l u o n sn a m e dg l u e b a l la n d o rac o l o r l e s sb o u n ds t a t ec o n s i s t i n go ft h r e e i n t e r a c t i n gg l u o n sc a l l e do d d e r o n t h e r e f o r eo n em u s ti n c l u d et h eg h e b a l la n do d d e r o n 广西大掌硕士掌位论文 在具有q c d 特征模型下的高能绕射过程 c o n t r i b u t i o n s t h ep r i n c i p l e so fa n a l y t i c i t y , u n i t a r i t ya n dc r o s s i n gs y m m e t r ya r et r u l yf u n d a m e n t a l t oo u ru n d e r s t a n d i n go fp a r t i c l ep h y s i c s ar e q u i r e m e n to fa n a l y t i c i t yi st h a tt h ef o r w a r d s c a t t e r i n ga m p l i t u d e sf o rp pa n dp pe l a s t i cs c a t t e r i n gc o m ef r o mt h es a m ea n a l y t i cf u n c - t i o n f u r t h e r ，u n i t a r i t yp r o v i d e sar e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h et o t a le r o s 8s e c t i o na n dt h e i m a g i n a r yp a r to ft h ef o r w a r ds c a t t e r i n ga m p l i t u d e t h eo p t i c a lt h e o r e m i no r d e rt o e n s u r eu n i t a r i t y , t h ec h o u - y a n gm o d e l 2 0 1p o s t u l a t e st h a tt h ee l a s t i cs c a t t e r i n gi st h e s h a d o wo ft h ea b s o r p t i o nr e s u l t i n gf r o mt h ep a s s a g eo fo n eh a d r o n i cm a t t e rd i s t r i b u t i o n t h r o u g ha n o t h e r t h et r a n s v e r s ed i s t r i b u t i o no ft h em a t t e ri sa s s u m e dt oh a v et h es a m e s h a p ea st h ec h a r g ed i s t r i b u t i o n ，a 8m e a s u r e db yt h ee l e c t r o m a g n e t i cf o r mf a c t o r m m b l o c k 2 1 】p r o p o s e di n i t i a l l yt h ee i k o n a lf o r m u l i s mi nt h et w o - d i m e n s i o n a lt r a n s v e r s e i m p a c tp a r a m e t e rs p a c e ；i ts h o u l dh a v eaq c d i n s p i r e da n de i k o n a lm o d e lt op r e d i c tt h e a m p l i t u d et h a tc a np a r a m e t e r i z et h ea n a l y t i c i t y , u n i t a r i t ya n ds a t i s f i e sc r o s s i n gs y i n m e - t r yr e l a t i o n s h i p t h ed a t ab o t hf o rp pa n d 却a r ef i t t e du s i n gt h et o t a lc o m p l e xa n a l y t i c e i k o n a lp r o f i l ef u n c t i o n s ，i e p h a s et r a n s i t i o n ，i nt e r m so ft h ee v e na n d o d df o r w a r ds c a t - t e r i n ga m p l i t u d e s4 a n d 凡w h i c ha r ee v e na n do d du n d e rc r o s s i n gt r a n s f o r m a t i o n ，a n d n a t u r a l l yi s a t e dt ot h ee v e na n do d de i k o n a lp r o f i l ef u n c t i o n sx + a n dx 一，r e s p e c t i v e l y 1 2i n t r o d u c t i o nt oo d d e r o n t h ec o n c e p to fo d d e r o nf i r s te m e r g e di n1 9 7 3i nt h ec o n t e x to fa s y m p t o t i ct h e o r e m s i t 2 7y e a r sl a t e r ，i tw a sp o s s i b l yc o n n e c t e dw i t h3 - g l u o ne x c h a n g e si np e r t u r b a t i v eq c d ( p q c d ) 1 2 3 】，b u ti tt o o k2 7y e a r st of i r m l yr e d i s c o v e ri ti nt h ec o n t e x to fp q c d l 2 4 1 t h e o d d e r o nw a sa l s or e d i s c o v e r e dr e c e n t l yi nt h ec o l o rg l a s sc o n d e n s a t e ( c g c ) a p p r o a c h z 5 a n di nt h ed i p o l ep i c t u r e 衡1 o n ec a nt h e r e f o r ea s s e r tt h a tt h eo d d e r o ni sac r u c i a lt e s t o fq c d o ne x p e r i m e n t a ll e v e l ，t h e r ei sa s t r o n ge v i d e n c ef o rt h en o n - p e r t u r b a t i v eo d d e r o n ： t h ed i s c o v e r y , i n1 9 8 5 ，o fad i f f e r e n c eb e t w e e n ( 鲁) 却a n d ( 鲁) 即i nt h ed i p - s h o u l d e rr e g i o n 1 1 m t 1 5 g e v 2a t = 5 2 8 g e v i r d u n f o r t u n a t e l y , t h e s ed a t aw e r eo b t a i n e d i no i l ew e e k ，j u s tb e f o r ei s rw a sc l o s e da n dt h e r e f o r et h ee v i d e n c e ，e v e ni fi ti ss t r o n g 4 广西大掌硕士掌位论文 在具有q ( ：d 特征模型下的高能绕射过程 ( 9 9 蛾) c o n f i d e n c el e v e l ，i sn o tt o t a l l yc o n v i n c i n g m o d e r a t ee v i d e n c ef o rt h ee x i s t e n c e o ft h en o n - p e r t u r b a t i v eo d d e r o na l s oc o m e sf r o mt h ed r a m a t i cc h a n g eo fs h a p ei nt h e p o l a