重味标量介子Ds0~*(2317)+两体衰变的研究

作     者：韩萌 

作者单位：河北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王国利

授予年度：2023年

学科分类：07[理学] 070202[理学-粒子物理与原子核物理] 0702[理学-物理学] 

主      题：Bethe-Salpeter方程 相对论效应 重介子 衰变 

摘      要：粒子D~*(2317)是2003年BABAR合作组在Ds+π0的不变质量分布中发现的。基于对实验数据的分析,提出了它的同位旋和自旋宇称量子数为I(J)=0(0),质量M=2317.8±0.5 MeV,总衰变宽度Γ3.8 MeV。自被发现以来,其窄宽度和低质量特性引起了实验学家和高能物理理论家的极大兴趣。专家们尚未完全了解D~*(2317)的内部结构,它被解释为传统的cs态,一些作者假设D~*(2317)(0)是Ds的手性伙伴,即Ds的p波激发态。Narison假设D~*(2317)为夸克-反夸克态,利用QCD谱求和规则计算其质量,得到了在较大误差范围内与数据一致的结果。Beveren和Rupp还研究了质谱学并声称他们的结果支持D~*(2317)的cs结构。也有人认为它可能是一种奇异的强子态,例如D-K束缚态、c(?)q(?)四夸克态、Dπ准束缚态或c(?)介子态与c(?)q(?)四夸克态的混合物。为了确定其内部结构,需要对其产生和衰变进行更多的研究,特别是D~*(2317)的衰变,这对于揭示其内部组成至关重要,因为不同的内部结构会导致不同的衰变行为以及分支比。在已有的研究中,缺乏相对论的方法。因此,本文假设D~*(2317)为cs传统介子,并在Bethe-Salpeter(BS)方程框架下研究它的强衰变和电磁(EM)衰变。BS方程是描述相对论束缚态的精确方程。本研究组曾利用BS方法研究了某些粒子的强衰变和电磁衰变,结果与实验数据吻合较好。在本文中,将展示相对论BS方法的优势,这有助于揭示为什么D~*(2317)的衰变宽度如此狭窄,特别是辐射电磁衰变宽度。本文最后得到D~*(2317)的强衰变宽度为Γ(D→Dπ)=7.83 keV;EM衰变宽度为Γ(D→D~*γ)=2.55 keV,并分析了衰变过程中波函数的各个分波对衰变宽度的贡献。