[论文解读] Strangeonium meson spectrum in a constituent quark model

Q. Li, Long-Cheng Gui+3 more|arXiv (Cornell University)|Apr 13, 2020

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用 2

一句话总结

本研究使用非相对论线性势夸克模型计算了至3D多重态的奇异夸克介子谱，并通过$^3P_0$模型评估强衰变。该研究成功解释了已知的共振态如$φ(1020)$和$φ(1680)$，并指出$f_0(2010)$、$f_2(2150)$、$X(2062)$和$X(2500)$很可能是奇异夸克介子态，为未来实验搜索提供了强有力的理论指导。

ABSTRACT

In this work, we calculate mass spectrum of the strangeonium up to the $3D$ multiplet within a nonrelativistic linear potential quark model. Furthermore, using the obtained wave functions, we also evaluate the strong decays of the strangeonium states with the $^3P_0$ model. Based on our successful explanations of the well established states $\phi(1020)$, $\phi(1680)$, $h_1(1415)$, $f'_2(1525)$, and $\phi_3(1850)$, we further discuss the possible assignments of the strangeonium-like states from experiments by combining our theoretical results with the observations. It is found that some resonances, such as $f_0(2010)$ and $f_2(2150)$ listed by the PDG, and $X(2062)$ and $X(2500)$ newly observed by BESIII, can be naturally interpreted as the strangeonium states. We expect our results can provide useful references for looking for the missing $s\bar{s}$ states in future experiments.

研究动机与目标

• 使用非相对论性价键夸克模型计算至3D态的奇异夸克介子质量谱。
• 利用$^3P_0$衰变模型评估奇异夸克介子态的强衰变。
• 为实验中观测到的性质尚不明确的奇异夸克介子样共振态提供理论赋值。
• 通过识别缺失的$s\bar{s}$态，为未来实验搜索提供指导。

提出的方法

• 使用非相对论性线性势夸克模型求解至3D态的$s\bar{s}$系统的薛定谔方程。
• 应用$^3P_0$模型计算所计算的奇异夸克介子态的强衰变宽度。
• 将势模型获得的波函数用作衰变振幅计算的输入。
• 将理论预测与PDG和BESIII的实验数据在共振态质量与衰变模式方面进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 在价键夸克模型框架下，哪些观测到的共振态可一致地赋值为$s\bar{s}$态？
• RQ2 奇异夸克介子态的计算质量与衰变宽度在多大程度上与已确立态（如$\phi(1020)$和$h_1(1415)$）的实验观测一致？
• RQ3 $^3P_0$模型能否成功描述奇异夸克介子谱中更高激发态（径向和轨道激发）的强衰变？
• RQ4 BESIII新观测到的$X(2062)$与$X(2500)$态是否可自然地解释为$s\bar{s}$态？

主要发现

• 该模型成功再现了已确立的奇异夸克介子态（如$\phi(1020)$、$\phi(1680)$、$h_1(1415)$、$f'_2(1525)$和$\phi_3(1850)$）的质量与衰变性质。
• 基于质量和衰变模式的一致性，共振态$f_0(2010)$被识别为可能的$^1S_0$ $s\bar{s}$态。
• 态$f_2(2150)$可自然地解释为$^3P_2$ $s\bar{s}$态，与其量子数和观测到的衰变行为一致。
• 新观测到的$X(2062)$与$X(2500)$共振态分别被建议为$^1D_2$与$^3D_3$奇异夸克介子态的候选者。
• 本研究提供了一个理论框架，支持缺失的$s\bar{s}$态的存在，并对其量子数与质量给出了具体预测。