强子结构的夸克模型.ppt

强子结构的夸克模型
强子结构的夸克模型
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强子结构的夸克模型
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强子有内部结构的实验证据

质子和中子都有反常磁矩
e/p弹性散射给出核子以用质子和中子来构成。
p = n = SU(2)对称性
对含奇异数的强子, 定义超荷 Y=B+S,基本表示必须扩大为三个基矢的空间，对称性由 SU(2)扩展为 基矢:
超荷UY（1）、同位旋SU（2）是表征强子的基本的自由度
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具有高维表示的强子可以用u,s,d三个基矢③或者其共轭基矢 来构造
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1961年,强子的结构模型,三个基矢成为三种不同“味”的夸克
a. Gell-Mann: Quark
b. Zweig: Ace
赋予夸克的重子数B=1/3, Gell-Mann-Nishijima关系 夸克电荷(1/3)e整数倍
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重子(B=1)和介子(B=0)的组合方式
重子的最简单的组成应是由三个味道的夸克来组合,按SU(3) 群的构造，可以有下面的组合方式：
即:一个十维的不可约表示(味的SU(3)的10重态)，两个8维表示(味的SU(3)的8重态)和一个味SU(3)的单态。

介子的最简单的组成是由一个夸克和另一个反夸克组合 :
即:一个味的SU(3)介子八重态和一个味的SU(3)介子单态
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味SU(3)对称群的每个不可约表示(多重态)的成员和相应的一组粒子对应
人们观察到的强子按味SU(3)群的不可约表示(多重态)分类；
每一个强子对应某一不可约表示(多重态)的一个分量，具有相应的量子数I, I3和超荷Y或S；
同一不可约表示(多重态)的粒子具有相似的性质。例如强相互作用的守恒量子数—自旋和宇称Jp相同。味SU(3)对称性的扩展，把具有不同 同位旋多重态，不同超荷但具有相同的Jp的强子放在同一不可约表示中，即与SU(3)味对称性对应的相互作用(有时称其为超强相互作用)不区分同位旋，也不区分超荷。
同一不可约表示(多重态)的粒子质量m可以有所差别，这种差别是由SU(3)味对称性的破缺所引起的；
若找到一个不可约表示的一个粒子或几个粒子，该表示的未知粒子也一定存在。
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§ 重子的味多重态
重子的味10重态
味10重态的波函数交换的对称性
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重子的味SU(3)十重态 Y-I3二维图预言了(1962年)Y=-2, S=-3的sss态, 即后来(1964年)发现的Ω-
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V-O:
V-1:
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“色”量子数的引入
SU(2)对称性，把u，d看成全同的费米子，SU(3)味对称性把u，d，s看成全同的费米子。由它们构成的重子的波函数，应该满足“全同”费米子交换反对称的要求。
根据量子力学束缚态理论，系统的最低能量态，其空间部分波函数(由相对运动轨道角动量来描述)具有最大可能的对称性即粒子1和2的相对运动轨道角动量l=0，粒子3相对于粒子(1,2)的轨道角动量l’=0。因此，不管是味的10重态或者是8重态。它们基态的轨道角动量总是l’=0 ， l=0, 总L=0，空间部分波函数是交换完全对称的。
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粒子的自旋完全是由3个自旋为1/2的夸克来组合。对于SU(3)味10重态，J=3/2，三个夸克的自旋波函数具有交换完全对称的特性，它们的构造方式 :
违背全同费米子交换反对称的要求! 至少必须引入一个新的自由度(