Введение к работе
Актуальность темы. Задача описания спектра и свойств тяжелых и экзотических адронов в рамках квантовой хромодинамики является объектом интенсивных исследований в течение последних десятилетий. На пути решения этой задачи был создан ряд непертур-бативных методов, позволивших получить определенные полуфеноменологические модели, используемые в настоящее время в физике сильных взаимодействий при низких энергиях. Бутстрапная кварковая модель относится к их числу. В рамках этой модели удалось получить спектр масс новых с, 6-мезонов, описать электрические форм-факторы низколежащих тяжелых мезонов с J =0~. Очевидно, к числу современных актуальных задач относится распространение этого подхода на экзотические барионы и тетракварки, а также и на тяжелый кварконий.
Ряд теоретических моделей предсказывает существование экзотических барионов, в частности, существование серии экзотических барионов с изоспином / > 5/2. Самый легкий член этого семейства экзотических барионов имеет квантовые числа J=l/2, /=5/2 и малую массу М=1.485 ГэВ. Экспериментальная ситуация с этим экзотическим состоянием оказалась противоречива.
В последние годы появилось много теоретических работ, в которых предсказывается существование тетракварков. В частности, новые подобные чармониуму XYZ состояния рассматриваются как тетракварки.
Использование дисперсионных интегралов является достаточно удобным способом описания релятивистских эффектов в составных системах. Техника дисперсионного интегрирования является, с одной стороны, релятивистски-инвариантной и не связана с рассмотрением какой-либо выделенной системы координат. С другой стороны, здесь нет проблемы возникновения дополнительных состояний, так как
в дисперсионных соотношениях вклады промежуточных состояний контролируются. Дисперсионная техника дает возможность определить формфакторы составных частиц.
Цель работы. Основной целью представленной диссертации является исследование спектра масс тяжелых и экзотических мезонов на основе результатов, полученных в рамках бутстрапной кварковой модели. В работе в рамках единого подхода при помощи метода дисперсионного интегрирования по массам составных частиц исследовались электрические формфакторы и зарядовые радиусы тяжелых мезонов с J =0~, экзотических барионов с изоспином /=5/2, и тет-ракварка 0++ с М=2691 МэВ .
Научная новизна работы. В диссертации получены следующие новые результаты:
Исследовано поведение электрических формфакторов тяжелых мезонов с J = О- в области малых и промежуточных переданных импульсов. Вычислены зарядовые радиусы. При этом не было введено никаких новых параметров дополнительно к полученным в бутстрапной кварковой модели.
Получено обобщение техники дисперсионного интегрирования по массам составных частиц на систему N частиц. Рассмотрен частный случай N=4. Изучено поведение электрического форм-фактора тетракварка 0++ с М = 2691 МэВ. Получено значение его зарядового радиуса.
Изучено поведение электрических формфакторов экзотических барионов с изоспином / = 5/2. Получены значения их зарядовых радиусов.
Вычислен спектр масс новых с, 6-мезонов. Получены ширины распада для некоторых состояний.
Исследовано экзотическое мезонное состояние J = 0 в
предположении его молекулярного строения. Получены его масса и распадная ширина. 6. Построена потенциальная модель тяжелого кваркония, основанная на бутстрапной кварковой модели. Вычислены массы чар-мония и боттомония. Эти массы находятся в удовлетворительном согласии с имеющимися на настоящий момент экспериментальными данными. Научная и практическая ценность работы. Результаты диссертации, основанные на привлечении методов бутстрапной кварковой модели, открывают широкие возможности как для объяснения имеющихся экспериментальных данных, так и для получения новых предсказаний для более полного описания характеристик тяжелых и экзотических адронов. Полученные в диссертации результаты могут найти применение в СПбГУ, ПИЯФ им.Б.П.Константинова и других университетах и институтах, в которых проводятся исследования в области физики элементарных частиц.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на научных семинарах Санкт-Петербургского Государственного Университета и Российского Государственного Педагогического Университета, а также на научной сессии-конференции секции ядерной физики ОФН РАН ("Физика фундаментальных взаимодействийИФВЭ, Протвино) в 2008.
Личный вклад автора в получение результатов. Диссертация написана по материалам исследований, выполненных на кафедре физики высоких энергий и элементарных частиц физического факультета Санкт-Петербургского государственного университета. Полученные результаты отражены в 5 публикациях. Постановка задач в работах принадлежит научному руководителю профессору СМ. Герасюте. Результаты, выносимые на защиту, получены автором самостоятельно.
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 5 научных статьях в ведущих рецензируемых научных журналах, определенных Высшей аттестационной комиссией.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и двух приложений. Общий объем работы - 104 страницы, включая 17 рисунков, 9 таблиц и список литературы из 163 наименований.
