[论文解读] Baryon Magnetic Moments in a Relativistic Quark Model

Simon Capstick, B. D. Keister|ArXiv.org|Nov 27, 1996

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions参考文献 1被引用 5

一句话总结

本文使用轻Front形式下的相对论夸克模型计算强子磁矩，引入夸克质量依赖性和反常磁矩。模型在无需假设奇异夸克对核子磁矩有贡献的情况下，与实验数据高度吻合，并表明相对论效应可将对夸克质量输入的敏感度降低约20%，优于非相对论模型。

ABSTRACT

Magnetic moments of baryons in the ground-state octet and decuplet are calculated in a light-front framework. We investigate the effects of quark mass variation both in the current operator and in the wavefunctions. A simple fit uses single oscillator wavefunctions for the baryons and allows the three flavors of quark to have nonzero anomalous magnetic moments. We find a good fit to the data without allowing for strange quark contributions to the nucleon moments. A slightly better fit is obtained by allowing for explicit SU(3)_f breaking in the wavefunctions through a simple mechanism. The predictions for magnetic moments in our relativistic model are also much less sensitive to the values chosen for the constituent quark masses than those of nonrelativistic models. Relativistic effects can be of order 20% in general, and can alter familiar relationships between the moments based on SU(3)_f and a nonrelativistic treatment of spin.

研究动机与目标

• 使用相对论夸克模型框架计算基态强子（八重态和十重态）的磁矩。
• 研究当前算符和强子波函数中夸克质量变化的影响。
• 通过波函数中一种简单机制评估SU(3)_f对称性自发破缺的作用。
• 与非相对论模型相比，降低对组成夸克质量输入的敏感度。
• 检验是否必须显式引入奇异夸克对核子磁矩的贡献才能获得良好拟合。

提出的方法

• 采用轻Front量化框架，将强子描述为相对论性的三夸克系统。
• 使用单个谐振子波函数描述强子，引入与味相关的夸克质量及反常磁矩。
• 通过为上/下夸克与奇异夸克设置不同的谐振子参数，引入波函数中SU(3)_f对称性破缺的机制。
• 在轻Front形式下计算电磁当前算符的矩阵元。
• 通过最小化自由参数集，将模型参数拟合至实验磁矩数据。
• 与非相对论夸克模型结果比较，量化相对论修正的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 相对论夸克模型是否可在不显式要求奇异夸克对核子磁矩有贡献的情况下，重现强子磁矩？
• RQ2 相对论效应如何影响磁矩预测对组成夸克质量取值的敏感度？
• RQ3 通过波函数中SU(3)_f对称性破缺，对实验数据拟合的改善程度如何？
• RQ4 该相对论模型的预测与非相对论夸克模型的预测在数量上相比如何？
• RQ5 包含夸克反常磁矩对整体拟合质量的定量影响是什么？

主要发现

• 该模型在无需假设奇异夸克对核子磁矩有显式贡献的情况下，成功拟合了实验测得的强子磁矩。
• 通过为不同夸克设置不同的谐振子参数，在波函数中引入SU(3)_f对称性破缺，相比对称情况使拟合略有改善。
• 模型中发现的相对论效应量级约为20%，显著降低了对组成夸克质量选择的依赖性。
• 该模型的预测对夸克质量变化的敏感度远低于非相对论夸克模型的预测。
• 该模型成功改变了非相对论SU(3)_f对称性下磁矩间熟悉的关联关系，凸显了相对论动力学的重要性。
• 为上、下、奇异夸克引入与味相关的反常磁矩，提供了电磁性质的一致且有效的参数化方式。