（理论物理专业论文）ee湮没过程夸克喷注中的粒子产率.pdf

原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进 行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何 其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人 承担。 论文作者签名：日期：丝笙：茎：? 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅 和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关 数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本 学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：啦壶金导师签名 日 山东太学硕士学位论文 e + e 一湮灭过程夸克喷注中的粒子产率 摘要 高能反应的多粒子产生过程提供了部分子碎裂成强子的重要信息，是揭 示相互作用机制、检验强相互作用理论q c d 理论预言的重要途径，一直是 高能物理重要研究的重要领域之一。其中部分子( 夸克与胶子) 的碎裂与强子 化是最基本的过程。其中高能e * e 一淫没多粒子产生过程初态清楚单纯，是理 论上理想的研究过程。商能多粒子产生过程包括部分子的演化与强子化两个 不同阶段，其中初始部分子演化的强相互作用阶段原则上可以用量子色动力 学q c d 计算然而微扰p q c d 不再适用带色的部分子碎裂成无色强子的强 子化过程，这种复杂的过程只能借助唯象模型描述。因此充分借鉴吸收成功 理论模型的优点，进一步完善、发展理论模型，解释与预言实验，是十分有 意义的课题。 目前流行的强子化模型在处理部分子演化为强子时大都要求强子满足 味道s u ( 3 ) 对称性，考虑奇异抑制效应、满足自旋统计规律与同位旋对称以 及共振态衰变等，可以采用不同的物理图象，给出各种末态粒子的产率、分 布等性质。其中比较成功的如l u n d 的弦碎裂模型w e b b e r 的团碎裂模型等。 弦碎裂模型有一个困难：不能统一的解释重子和介子的产生规律，因此在解 释重子产生时必须引进附加的双夸克对“d i q u a r k ”产生与“p o p c o n ”机制， 同时还要引入相应的双夸克对与夸克的比率( d q q ) 等一系列可调参数。相应 的m o n t e c a r l o 事例产生器中同样包含很多自由参数，通过调整这些参数。 能够解释与预言高能区粒子反应的实验。事实上粒子的质量是区分粒子的基 本物理量，因此高能反应末态粒子多重数以及粒子谱与粒子质量之间是否存 在普适关系一直是人们十分感兴趣的问题。修正的l u n d 弦碎裂模型u c l a 模型得到的部分子碎裂函数中包含了与粒子质量有关的因子e x p ( - b m 2 ) ，仅需 5 个可调参数比l u n d 模型更好的解释了实验结果。最近几年，人们通过分析 实验发现e + e 湮没、质子、反质子( 质子) 反应末态粒子产率与其质量之间满 足简单普适韵规律，被视为“存在惊人的一致性”，该领域著名学者w e b b e r 认为“与实验的比较看出，粒子的质量与其他量子数相比，是决定粒子产率 的更重要因素”。已有的研究工作在研究高能e * e 湮没时提出了“夸克组合律” 些变查兰塑主兰堡笙壅 强子化模型，并用之解释了e + e 一湮没、质子、反质子( 质子) 反应等系列实验。 最近的分析直接得到了强子产率的质量公式，给出了高能反应末态粒子产率 与其质量的普适关系，解释了轻强子产生的实验。利用“夸克组合”模型在 夸克层次研究强子产生，与“弦碎裂”模型和“团碎裂”模型相比，处理部 分子如何碎裂成强子更有特点。 本文对e * e 一湮没后各种夸克喷注中初始夸克的碎裂进行了研究。主要 结果有： 1 e * e 一斗q o 磊叶麒湮没轻夸克事例平均带电粒子多重数。量子色动力学 的基本结论是强相互作用与味道无关，对这个假定的直接检验是单独研究 e * e 一湮没后各种初始轻味夸克碎裂的平均粒子多重数是否相等。e + e 一湮没为 初始u d s 的i e t 事例，初始u d s 夸克的质量相同，唯一差别是味道不同，这 个味道不同对末态强子影响多大并不清楚? 我们的结果发现：不同轻味 夸克j e t 事例中平均u d s 夸克的产生几率不同，从而得到的各种直生强子产 率都与初始夸克味道也与夸克对数n 有关；而且各种强子产率在不同初 始味道j e t 事例中的产率也不完全相同：在同一夸克j e t 中，直生强子的同 位旋对称性也不再严格成立。奇异强子与非奇异强子产率之比确定的奇异 抑制因子x 也与初始夸克味道有关，而且与夸克对数n 有关。考虑了共 振粒子衰变贡献后，三种轻q o j e t 事例中最终的平均带电粒子多重数近似相 等。计算结果与实验结果基本一致。这个结果与强相互作用与味道无关性的 要求一致。 2 含有初始夸克的粒子称为领头粒子。领头粒子的类型、性质、分布 等反映了初始夸克的碎裂性质。利用夸克组合模型与强子参率的普适质量 关系p m e 一，在已有工作的基础上，从另一个角度重新计算了重味夸克喷 注中重粒子的多重数。强子产率的普适质量公式p p 。“适用于_ 0 0 时的 情况，对n 有限时是否也同样适用? 我们试着将其推广应用于计算重味夸 克喷注中重粒子的产率，发现不需其他假设，得到的领头重粒子的多重数 与实验值基本一致。 3 最近，o p a l 实验组得到初始夸克为u d s 的轻昧j e t 中的领头粒子多 重数，轻味领头粒子与重味领头粒子的产生机制是否相同并不清楚，我们 用相同的方法处理轻味领头粒子产生。考虑了三种轻味夸克事例中初始夸 2 生蔓查堂堡圭堂竺堕兰 克与新生夸克几率的差别及其与夸克对数的关系，在夸克组合模型框架下 分别计算了u d s 轻味夸克碎裂的领头轻味介子、重子产率，进一步利用初 始夸克产生几率作为平均领头粒子多重数，给出了各种领头粒子的多重数， 计算结果与实验基本一致。并预言了：能量为也= 9 1 g e v 下的其他领头 粒子的多重数：不同质心能量下的各种领头粒子的多重数，有待于实验 的验证。这表明重、轻领头粒子的产生规律是相同的，可以用相同的方法 描述。 在我们的计算中发现，不同初始夸克味道对碎裂的粒子类型、多重数 等都有非常大的影响，这个影响对低能区更明显。本文的结果对进一步研 究低能区初始夸克对粒子多重数的影响，很有参考价值。 关键词：产率，带电粒子多重数初始夸克领头粒子，轻味夸克。 一一一些奎奎兰堡主兰垡堡塞 ； t h ep r o d u c t i o nr a t e so fp a r t i c l e s f r o mq u a r kj e t si n e + e a n n i h i l a t i o n a b s t r a c t t h ep r o c e s so fm u l t i p a r t i c l e p r o d u c t i o ni np a r t i c l er e a c t i o na tt h eh i g h e n e r g ys u p p l y st h ei m p o r t a n ti n f o r m a t i o no fp a r t o n sf r a g m e n t i z i n gi n t oh a d r o n s i ti sa n i m p o r t a n ta p p r o a c hf o rs h o w i n gt h em e c h a n i s mo fi n t e r a c t i o na n d v e r i f y i n gq c dt h e o r y ，i th a v eb e e no n eo ft h ei m p o r t a n ts t u d y i n gf i e l dt oh i g h e n e r g yp h y s i c s i ti s t h em o s tb a s i cp r o c e s st h a tp a r t o n s ( q u a r k sa n dg l u o n s ) f r a g m e n t i z e r a n dh a d r o n i z a t i o n b e c a u s et h e i n i t i a ls t a t eo f m u l t i p a r t i c l e p r o d u c t i o n i ne + e a n n i h i l a t i o na t h i g he n e r g y i s c l e a r ，s i m p l e a n d p u r e ， t h e o r e t i c a l l yt h e ya r et h ei d e a lp r o c e s st or e s e a r c h t h ep r o c e s so fm u l t i p a r t i c l e p r o d u c t i o ni np a r t i c l er e a c t i o na tt h eh i g he n e r g yi n c l u d i n gt w os t a g e st h a tt h e e v o l v e m e n to fp a r t o n sa n dh a d r o n i z a t i o n a m o n gt h e mt h ei n i t i a l p a r t o n si s a s t r o n g i n t e r a c t i o n p r o c e s s i np r i n c i p l e i tc o u l db ec a l c u l a t e d b yq c d h o w e v e rp q c dc a nn o tb eu s e da tt h ep r o c e s so fp a r t o n sf r a g m e n t i z i n gi n t o c o l or l e s sh a d r o n s t h i s c o m p l i c a t ep r o c e s s c a n o n l y b ed e s c r i b e d b y p h e n o m e n o l o g i c a im o d e l f o rt h i sr e a s o n ，r e f e r r i n gl e s s o n sf r o ma b s o r b i n gt h e s u c c e e dt h e o r i e sm o d e l ，f u r t h e rp e r f e c ta n d d e v e l o pt h et h e o r i e sm o d e l ，e x p l a i n e x p e r i m e n tw i t hp r e d i c t i o n ，i sv e r ym e a n i n g f u ll e s s o n n o w p o p u l a rh a d r o n i z a t i o nm o d e l sm o s t l yr e q u e s th a d r o n st os a r i s f yt h e f l a v o rs u ( 3 ) s y m m e t r y t og i v eo u tt h ep r o d u c t i o np r o b a b i l i t ya n dd i s t r i b u t i o n o fd i f f e r e n tf i n a lp a r t i c l e s ，i tc o n s i d e r st h e s t r a n g ei n h i b i t i o ne f f e c t ，s a t i s f i e st h e s p i ns t a t i s t i c sr e g u l a t i o na n dp a r i t ys p i ns y m m e t r ya n dt h er e s o n a n c es t a t ed e c a y e t c ，a d o p t sd i f f e r e n tp h y s i c a lp i c t u r e t h er e l a t i v e l ys u c c e s s f u lm o d e l sa r et h e l u n ds t r i n gm o d e la n dw e b b e rc l u s t e rm o d e l t h el u n d s t r i n gm o d e lc o n t a i n sa d i f f i c u l t y ：c a n te x p l a i nt h ep r o d u c t i o nr e g u l a r i t yo fm e s o na n db a r y o nu n i f i e d s oi no r d e rt od e s c r i b et h e p r o d u c t i o no fb a r y o n s t h i sm o d e lh a st oi m p l a n t a d d i t i o n a l “d i q u a r k ”a n d “p o p c o r n ”m e c h a n i s ma n dt h ec o r r e s p o n d i n gr a t eo f 4 坐查查兰壁兰竺笙苎 d i q u a r kt oq u a r k t h ew e b b e rc l u s t e rm o d e l c o r r e s p o n d i n gt h em o n t e c a r l oc a s e p r o d u c t i o ni n c l u d e ss o m ef r e e p a r a m e t e rt o o ，a n da d j u s t i n gt h e s e p a r a m e t e r e x p l a i na n dp r e d i c tt h ee x p e r i m e n to fp a r t i c l er e a c t i o na tt h eh i g he n e r g y 1 n f a c tt h em a s so f p a r t i c l ei st h eb a s i cp h y s i c sm e a s u r et od i s t i n g u i s hp a r t i c l e s o t h a t p e o p l e a r e v e r y i n t e r e s t e di n l o o k i n g f o rt h e r e l a t i o nb e t w e e nt h e m u l t i p l i c i t y o ff i n a l p a r t i c l e o r p a r t i c l ep e d i g r e ea n dt h em a s so fd a r i c l e m o d i f i e dl u n d s t r i n gm o d e lg i v e saf r a g m e n t i z e rf u n c t i o ni fp a r t o n si n c l u d i n ga g e n ee x p ( - b m 。) r e l a t e dt op a r t i c l em a s s ，o n l yn e e df i v ea d j u s t a b l ep a r a m e t e rt o e x p l a i nt h ee x p e r i m e n tr e s u l t sb e t t e rt h a nt h el u n dm o d e l i nt h el a s tf e w y e a r s , p e o p l ed i s c o v e rt h es i m p l er e g u l a re x i s t i n gb e t w e e nt h em u l t i p l i c i t i e so ff i n a i p a r t i c l e a n dt h e i rm a s s b ya n a l y s i s i n g t h e e x p e r i m e n t ，i t w e r ec a l l e da s “e x s i t t i n ga s t o n i s h i n gc o n s i s t e n c y ”t h ef a m o u ss c h o l a rw e b b e rt h o u g h t “f r o m c o m p a r i n gt h ee x p e r i m e n t ，w eh a v ef o u n di tt h a tt h em a s so f p a r t i c l ei sa nf a c t o r m o r e i m p o r t a n t t h a no t h e r q u a n t u m ”w e h a v e a l r e a d yp r o p o s e d “q u a r k c o m b i n a t i o n m o d e l ( q c m ) ”t oe x p l a i n s o m e e x p e r i m e n t s s u c ha s e + e a n n i h i l a t i o n ，p r o t o na n da n t i p r o t o n ( o rp r o t o n ) r e a c t i o n r e c e n t l yw ed i r e c t l y g o tt h em a s sf o r m u l ao fp a r t i c l e sr a t e sb yt h i sm o d e l ，a n dt o o ki tt oe x p l a i nt h e e x p e r i m e n to fl i g h th a d r o n s t h eq u a r kc o m b i n a t o r i c sm o d e lq c m is t u d yt h e p r o d u c t i o no fh a d r o n si nt h el e v e lo fq u a r k ，i th a v em o r ec h a r a c t e r i s t i c st h a n “l u n d s t r i n gm o d e l ”a n d “w e b b e rc l u s t e rm o d e l i nh a n d l i n gh o wp a r t o n s f r a g m e n t i z ei n t oh a d r o n s i nt h i sa r t i c l e ，w es t u d i e dt h ep r i m a r y q u a r kp a i rf r a g m e n t i z a t j o no fa l i f l a v o u ri ne + e a n n i h i l a t i o n t h em a i nr e s u l t so ft h i sa r t i c l ea r e ： 1 t h ea v e r a g eo fc h a r g e dp a r t i c l e m u l t i p l i c i t i e s i n l i g h tf l a v o u rq u a r k j e t s i n e + e 一_ g o 玩_ e v e n t s t h ef l a v o u ri n d e p e n d e n c eo ft h es t r o n g c o u p l i n g i saf u n d m e n t a l p r o p e r t yo fq u a n t u mc h r o m o d y n a m i c s ( q c d ) t h eo b s e r v a b l ew h i c hc a nb ee m p l o y e dt ot e s tf l a v o u ri n d e p e n d e n c ei s t h em u l t i p l i c i t yo f c h a r g e dh a d r o n si nj e t so r i g i n a t i n gf r o mq u a r ko fl i g h t f l a v o u r t h e r e f o r ei ti s i m p o r t a n t t o i n v e s t i g a t e t h ec o n t r i b u t i o no f d i f f e r e n tp r i m a r yq u a r k st oh a d r o n s f r o mo u rr e s u l t s ，w ef i n d ：i n 山东大学硕士学位论文 6 e * e 一宁。而_ 腻e v e n t s w i t hd i f f e r e n t p r i m a r yq u a r k s ，t h ea v e r a g e p r o d u c t i o np r o b a b i l i t yo f u d sq u a r k sa r ed i f f e r e n t ，s ot h ep r o m p th a d r o n y i e l d sa r er e l a t e dt ot h eq u a r kp a i rn u m b e r ；a n d t h es y m m e t r yo f d i r e c t l y p r o d u c t i o n h a d r o na r er e l a t e dt ot h eq u a r kp a i rn u m b e r t h er a t e s o fd i f f e r e n th a d r o n sa r en o tt h es a m ea st h o s ei nd i f f e r e n tl e a d i n gf l a v o r q u a r kj e te v e n t s ；t h es t r a n g e n e s ss u p p r e s s i o nf a c t o r w i l lh a v er e l a t i o n w i t ht h ep r i m a r yq u a r kf l a v o ra n dt h eq u a r kp a i rn u m b e r d i f f e r e n c ei s s t i l le x i s t st h a tt h em u l t i p l i c i t i e so fe v e r yh a d o n si nt h r e ek i n d so fl i g h t f l a v o r sq u a r k s b u tt h ef i n a la v e r a g em u l t i p l i c i t i e so fc h a r g e dp a r t i c l e s s e e mt ob ee q u a li nt h r e ek i n d so fl i g h tq 0j e te v e n t s ，w h i c hs h o w st h a t o u rr e s u l t sa r ec o n s i s t e n tt ot h ep r e d i c t i o n so fq c d ，i e t h es t r o n g i n t e r a c t i o ni si r r e l e v a n tt ot h eq u a r kf l a v o r 2 p a r t i c l e si n c l u d i n gt h ep r i m a r yq u a r k sw e r ec a l l e dt h el e a d i n gp a r t i c l e s t h e i r p r o p e r t i e s a r e r e g a r d e d t ob ed e t e r m i n e db yt h ei n i t i a l q u a r k f r a g m e n t a t i o n b a s e do n o u r p r e v i o u sw o r k s ，w ea p p l yq c m a n dt h em a s s d e p e n d e n c e f o r m u l ao ft h eh a d r o n r a t e s 只口“t o c a l c u l a t et h e m u l t i p l i c i t i e so fc h a r m e dp a r t i c l e si nc - q u a r kj e t s t h em a s sd e p e n d e n c e o ft h ed i r e c th a d r o n sr a t e s p a o e 一6 “i sa p p l i c a b l et on 呻，b u tw e d on o t k n o ww h e t h e rt h i sf o r m u l as t i l le x i s t sa tl i m i tn i nt h i sp a p e r ，w et r yt o e x p a n da n ds h o u l du s e df o rt h ec h a r m e dq u a r kj e t s ，t h e ng o tt h er a t e so f c h a r m e d p a r t i c l e sa n d t h er e s u l t so ft h e o r i e sa n de x p e r i m e n t sa r cs a m e 3 r e c e n t l y ，t h eo p a ld e t e c t o rh a sb e e ng o tt h em u l t i p l i c i t i e s o fl e a d i n g p a r t i c l e si nl i g h tu d sq u a r k sj c t s i t i s n t c l a r i t yi ft h em e c h a n i s ms a m e a l i k et h e l i g h t f l a v o r l e a d i n gp a r t i c l e s a n dt h ec h a r m so n e s s ow e a c c o r d i n gt o t h ea b o v es a m em e t h o dt od e a lt h ep r o d u c t i o no ft h el i g h t f l a v o rl e a d i n gp a r t i c l e s c o n s i d e r i n gt h er a t e sd i f f e r e n c eo ft h ei n i t i a l q u a r ka n dn e wq u a r ki nt h r e ek i n d so fl i g h t f l a v o rq u a r ke v e n t sa n dt h e i n f l u e n c eo ft h eq u a r kn u m b e r ，t h i st e x tc a l c u l a t e st h er a t e so fl e a d i n g l i g h tf l a v o rm e s o n a n db a r y o n a n dp r e d i c tt h a t ：t h em u l t i p l i c i t i e so f o t h e r l e a d i n gp a r t i c l ea t 石= 9 1 g e v ；t h em u l t i p l i c i t i e s o fo t h e r 山东大学硕上学位论文 l e a d i n gp a r t i c l ea td i f f e r e n tc e n t e r - o f - m a s se n e r g y ，a l lt h e s er e s u l t ss t a y i nt h ev e r i f i c a t i o ni ne x p e r i m e n t i ts h o w i n gt h em e c h a n i s mi ss a m ea l i k e t h el i g h tf l a v o rl e a d i n gp a r t i c l e sa n dt h ec h a r m s o n e s ，t h e yc a nc a l c u l a t e d b ys a m em e t h o d i ti sf o u n di no u rc o n c l u s i o nt h a td i f f e r e n tf l a v o ro f e a r l yq u a r kh a s t h e i m p o r t a n t i n f l u e n c et ot h e t y p e o f f r a g m e n t i z a t i o n a tp a r t i c l e a n d m u l t i p l i c i t i e s ，t h i si n f l u e n c ei so b v i o u s t ol o wc e n t e r o f - m a s se n e r g yr a n g e t h e s er e s u l t sh a v ev a l u et o s t u d y i n g t h ei n f l u e n c eo fe a r l y q u a r ka n d m u j t i p l j c i t i e sa tl o w c e n t e r - o f - m a s se n e r g yr a n g e k e y w o r d s ： p r o d u c t i o np r o b a b i l i t y ，c h a r g e dp a r t i c l em u l t i p l i c i t i e s ， t h ei n i t i a lq u a r k ，t h el e a d i n gp a r t i c l e s ，l i g h tf l a v o rq u a r k 7 山东大学硕士学位论文 e + e 一湮灭过程夸克喷注中的粒子产率 第一章引言 高能粒子反应的多粒子产生过程是研究相互作用机制、检验强相互作用 q c d 理论预言的重要途径一直是理论与实验研究所关注的重点之一。由于 高能e + e 一湮没多粒子产生过程初态清楚单纯，更是理想的研究过程之一。对 于高能e + e 一湮没多粒子过程产生过程按时间顺序可以分为四个不同的阶段。 电( 弱) 相互作用阶段：e + e 一湮没后在电( 弱) 作用支配下进一步产生初始夸克反 夸克对：强相互作用阶段：初始夸克反夸克对在强相互作用支配下进一步碎 裂，产生新的部分子( 胶子) ，即通常的p a r t o ns h o w e r 过程：强子化阶段：p a r t o n s h o w e r 过程产生的所有部分子在强相互作用支配下组合为直生物理强子，即 部分子的强子化；最后，所有直生强子( 共振强子) 通过衰变为末态观察的强 子。下面图1 给出e + e 一y z o 啼吼玩斗珥四个不同过程的示意。 ( 1 ) 电弱过程：首先正负电子湮灭为虚光子，或中间玻色子z o ，然后转 变为一对初始夸克9 0 玩，这一过程的几率可以用标准模型中的弱电理论进行 严格计算。 图l - le + e 一湮没过程 ( 2 ) 初始夸克的碎裂过程：初始夸克、反夸克带有很大的动量而相互分离， 在强相互作用支配下辐射胶子，这些胶子继续辐射胶子或者劈裂为一对夸克 反夸克对g _ ，直到其质量近似为强子质量时停止。这一过程原则上可以由 p q c d 进行计算，目前有三种近似方法。微分截面计算f i 】：在两级强相互 作用常数口s 近似下包括四个部分子过程的计算，最近完成的领头级魄近似下 8 生墨盔兰望主兰垡堡兰： 包括六个部分子过程的截面计算。修正的领头对数近似2 1 ( m l l a ) 方法，在 任意级口s 近似下某些部分子分布的计算。所谓部分子簇射过程的( p a r t o n s h o w e r ) 计算【3 l ，该方法采用了m o n t ec a r l o 模拟，包括的分叉过程有 q _ g g ，g 斗g g ，g _ 丽，每个分支的几率由n e x t - t o l e a d i n gq c d 确定。 ( 3 ) 强子化过程：在这个过程中，所有部分子都要转化为直生强子。这是 一个非常复杂的非微扰过程，不能用p q c d 计算，目前，人们只能用唯象理 论模型来描写。一种称为部分子强子两重性t 2 ( l p h d ) 的近似描述方法利用 m l l a q c d 计算出辐射部分子的数目后发现直生强子多重数与部分子数目 相差一个比例因子，呈现出部分子与直生强子多重数之间的直接关系。 ( 4 ) 不稳定直生强子的衰变过程：所有强子化过程直接产生的各种不稳定 的粒子都要通过强、电磁或弱相互作用衰变成末态长寿命粒子，这一过程的 计算可借助实验测量的各种粒子衰变分支比的数据完成。 高能e + e 一寸铂磊一鬈多粒子过程的强子化阶段需借助理论模型描述，l u n d 弦碎裂模型是其中比较成功的之一。弦碎裂模型最早是由a r t r u 和 m e n n e s s e r l 6 】提出的，l u n d 组在1 9 8 0 年左右对弦碎裂模型作了进一步的发 展。其基本图象是初始夸克q 。与反夸克_ o 之间的强相互作用可以看成相对论 色力弦。由于q 。和- o 带有很高的动量而相对背离运动，它们的动能转化为色 弦的势能储存起来。当势能积累到一定程度时，色弦中会有新的夸克对由 真空激发产生出来。也即夸克的相互背离运动引起弦的断裂，断裂处产生一 对新的夸克反夸克对q _ 。这种把q 。与_ o 通过色相互作用发生碎裂的过程处理 成色弦的断裂是非常简单的描述。真空中激发产生的丽的几率可以由量子 力学的“隧道效应”给出。真空中激发产生一对盯后，l u n d 弦模型认为 初始的一段色弦分裂为两段色单态的子弦曰。虿和g 醌。如果其中一段子弦不 变质量为强子质量时则形成一个强子，如果另一段子弦的不变质量足够大 ( 大于物理强子的质量) ，它将继续断裂，直到每一段子弦的不变质量都近 似等于物理强子的质量时碎裂终止。由此我们可以看出碎裂的结果是出现 一段段不变质量等于强子质量的小色弦。这些小色弦的一端是夸克一端是 反夸克。而我们知道介子是由夸克反夸克构成孵。而重子是由三个夸克 构成q q q ，同样反重予由三个反夸克组成雨。因此在简单的l u n d 的色弦 强子化模型中，能够很自然的描写介子豹产生，却不能描写重予的产生。 9 生查查兰堡主兰篁丝墨 为了解决重子产生这个问题，l u n d 弦模型不得不引进一个附加机制，引 入所谓“d i q u a r k ”机制，设在弦断裂处不仅产生新的夸克反夸克丽，也有 一定的几率产生双夸克对g 口与丽。问题在于“d i q u a r k ”的质量具有很大 的不确定性，“d i q u a r k ”对的产生几率无法与同夸克对那样由“隧道效应” 确定，而只能把由g 的比例当作一个自由参数来调节。这样，在l u n d 模 型中，需要引入与“d i q u a r k ”相关的一系列参数。另外在描写包含和不包 含s 夸克的强子产生时，要引入新的参数这使得相应的事例产生器程序 j e t s e t 中的自由参数的数目增加很多。尽管“d i q u a r k ”的引入使得l u n d 模型可以描述重子的产生，但由于重子反重子之间没有介子的产生，单纯 的“d i q u a r k ”模型给出的腼关联非常强，这与实验事实不符【 。为了解决 这个问题，l u n d 模型又引入了另一个附加机制，即“p o p c o r n ”机制。在 这个机制中，重子的产生是由于连续产生几对蒋，它们的随机组合导致重 子的形成。这样“p o p c o r n ”机制与实验结果比较接近。 另外，w e b b e r 的团碎裂模型嘲也是一个比较成功的强子化模型。它的 物理图象比较简洁。其基本图象是辐射部分子末态形成色单态，色单态衰变 为一对强子。即部分子簇射过程结束后，所有的胶子都劈裂为夸克反夸克 对，相邻的夸克反夸克对形成一个色单态集团。大的集团继续碎裂为小集 团，而小集团最终衰变为直生的强子。为了简单。w e b b e r 模型采用的是集 团的两体衰变方式，但两体衰变本身就是人为的假定。另外，为描写重子 的产生，w e b b e r 模型也需要引入“d i q u a r k ”对的假定：最初的色单态集 团g 玩产生“d i q u a r k ”对( 9 3 q 。) ( 磊磊) ，然后组合为两个重子q t q 3 q 。和瓦磊瓦 同样，团碎裂模型相应的m o n t e c a r l o 事例产生器中也包含很多自由参数， 通过调整这些参数，能够解释与预言高能粒子反应的实验。 另一类强子化模型是夸克组合模型【9 1 ，在这类模型中直接从夸克层次 出发，按照强子的s v ( 3 ) 味道波函数的要求，结构夸克、反夸克组合成物 理强子。这种模型考虑高能反应总共产生了多少对夸克，所有夸克都带有 一定的动量或具有一定的快度，这些夸克按照快度大小排列，快度近关联 的夸克首先组合成强予，这是一个随机组合过程。得到的解析公式不需要 任何参数，就可以直接给出直生介予与重子的多重数，解释了许多高能反 应多粒子产生的实验结果。 0 山东丈学硕士学岔论文 另一方面，粒子的质量m 是区分粒子的最基本物理量，因此高能反应 末态粒子多重数与其质量之间是否存在普适的简单规律是人们十分感兴趣 的问题。而且质量的影响是客观存在的，实验上发现含有奇异夸克的奇异 强子与非奇异强予多重数之比受到抑制称为“奇异抑制”就为了反映这一 点，为此引入奇异抑制因子来描述奇异强子产率的压低。探索粒子质量与 多重数之间关系的尝试一直是理论研究关注的问题。 在修正的l u n d 弦模型【l o 】( u c l a ) 中，利用了q c d 面积律以及纵向 相空间近似，给出的碎裂函数中就包含了与质量有关的因子c x p ( 一b m 2 ) ，只 需5 个可调参数就能够比l u n d 弦模型更好的解释实验结果。最近 p v c h i a p n i k o v 1 1 1 等分析了e * e 一湮没过程的强子多重数实验结果，发现一个 非常简单的规律。这个经验规律表明s u ( 3 ) 九重态赝标介子与矢量介子，八 重态重子与十重态重子的末态多重数( h ) 都可以由其质量小、同位旋，与自 旋，决定，对各种粒子的多重数都满足一个简单关系 ( 一) = 爿筹“p ( 材) 由于经验公式非常简单曾多次在国际多粒子动力学会议上介绍而引起人 们的关注。式中参数b = 3 8 7 2 0 0 2 7 ( g e v c 2 ) 。是由拟合实验数据给出的与 反应质心能量以无关的，对各种反应( e + e 一、印( 芦) ) 都适用的普适常数。 但公式中的参数a 随反应质心能量变化，而且与高能反应的具体过程有关。 这一简单公式拟合高能e + e 一、即( 芦) 以及q g p 过程末态粒子多重数实验时， 需要利用实验数据确定出参数4 ，给出的末态粒子多重数的预言与实验结 果基本一致。但公式本身不可能解释指数规律的物理意义也不能给出参 数a 随反应质心能量与反应过程的关系，并解释其物理意义。尽管存在这 些问题，这一简单规律被视为“存在惊人的一致性”，该领域著名学者w e b b e r 认为“与实验的比较看出，粒子的质量与其他量子数相比，是决定粒子产率 的更重要因素”。它仍然促使人们思索，高能反应末态粒子多重数与其质量 之间，很有可能存在着简洁而普遍的联系。 文献【12 1 在研究探索高能反应多粒子产生过程( e + e 一、万) 时，发现直 生粒