[论文解读] Doubly charmed baryon: an old prediction facing the LHCb observation

B. O. Kerbikov|arXiv (Cornell University)|Jul 13, 2017

High-Energy Particle Collisions Research被引用 1

一句话总结

本研究采用格林函数蒙特卡罗方法与 Cornell 势，计算了双粲重子 $Ω_{cc}^{++}$ 的质量与波函数，预测的质量与 LHCb 的观测结果高度一致。模拟结果显示该系统呈现夸克-二夸克结构，且空间半径较大，表明同位旋分裂效应较小，同时该方法也预测了 $Ω_{cc}$ 重子的质量。

ABSTRACT

The mass and the wave function of doubly charmed $\Xi^{++}_{cc}$ (ccu) baryon are evaluated using Green Function Monte Carlo method to solve the three-body problem with Cornell potential. The mass of $\Xi^{++}_{cc}$ with spin $1/2$ is in a good agreement with the LHCb value. Simulation of the wave function by random walks resulted in a configuration of the quark-diquark type. The radius of $\Xi^{++}_{cc}$ is much larger than the size needed for a large isospin splitting. The prediction for the $\Omega_{cc}$ mass is presented.

研究动机与目标

• 采用非微扰三体方法评估双粲 $Ω_{cc}^{++}$ 重子的质量与波函数。
• 检验理论预测与近期 LHCb 观测到的 $Ω_{cc}^{++}$ 质量值之间的一致性。
• 研究 $Ω_{cc}^{++}$ 的内部结构，特别是其是否表现出夸克-二夸克构型。
• 评估 $Ω_{cc}^{++}$ 波函数的空间扩展程度及其对同位旋分裂的影响。
• 基于相同的理论框架，将预测结果推广至 $Ω_{cc}$ 重子的质量。

提出的方法

• 采用格林函数蒙特卡罗方法求解 $Ω_{cc}^{++}$ 系统中的三体问题。
• 使用 Cornell 势描述夸克-夸克相互作用，同时包含类库仑项与线性束缚项。
• 通过配置空间中的随机行走模拟系统在量子力学中的演化过程，以确定基态波函数。
• 从哈密顿算符在模拟波函数下的能量期望值中提取质量。
• 分析波函数的空间结构，以识别二夸克集团化现象与径向扩展。
• 该方法可对三夸克系统进行非微扰处理，且无需预先假设二夸克的形成。

实验结果

研究问题

• RQ1 利用格林函数蒙特卡罗方法进行的 $Ω_{cc}^{++}$ 质量理论预测是否与 LHCb 实验观测结果一致？
• RQ2 $Ω_{cc}^{++}$ 重子的内部结构是什么？其是否倾向于呈现夸克-二夸克构型？
• RQ3 $Ω_{cc}^{++}$ 波函数的空间半径有多大？这对其同位旋分裂效应有何含义？
• RQ4 相同的理论框架能否可靠地预测 $Ω_{cc}$ 重子的质量？

主要发现

• 自旋为 $1/2$ 的 $Ω_{cc}^{++}$ 重子的理论预测质量与 LHCb 实验观测值高度一致。
• 模拟结果表明 $Ω_{cc}^{++}$ 波函数中占主导地位的是夸克-二夸克构型。
• $Ω_{cc}^{++}$ 重子的空间半径显著大于产生显著同位旋分裂所需的空间尺度。
• 本研究基于相同模型与方法，提供了 $Ω_{cc}$ 重子质量的理论预测。