[论文解读] Mass spectra and Regge trajectories of $\Lambda_{c}^{+}$, $\Sigma_{c}^{0}$, $\Xi_{c}^{0}$ and $\Omega_{c}^{0}$ Baryons

Zalak Shah, Kaushal Thakkar+2 more|arXiv (Cornell University)|Sep 26, 2016

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions参考文献 2被引用 39

一句话总结

本研究使用包含超色库仑势与线性势的超中心价夸克模型（hCQM），结合自旋相关相互作用，计算了奇异粲重子（$ abla_c^+$，$ abla_c^0$，$ abla_c^0$，$ abla_c^0$）的质量谱和Regge轨迹。结果与实验数据及格点QCD计算高度一致，且该模型成功预测了磁矩、辐射跃迁及衰变宽度。

ABSTRACT

We calculate the mass spectra of the singly charmed baryons ($\Lambda_{c}^{+}$, $\Sigma_{c}^{0}$, $\Xi_{c}^{0}$ and $\Omega_{c}^{0}$) using Hypercentral constituent quark model(hCQM). The hyper color coloumb plus linear potential is used to calculate the masses of positive(upto $J^{p}=\frac{7}{2}^{+}$) and negative parity(upto $J^{p}=\frac{9}{2}^{-}$) excited states. The spin-spin, spin-orbital and tensor interaction terms are also incorporated for mass spectra. We have compared our results with other theoretical predictions and Lattice QCD for each baryons. Moreover, the known experimental results are also reasonably closed to our predicted masses. By using the radial and orbital excitation, we construct Regge trajectories for the baryons in (n,$M^{2}$) plane and find their slopes and intercepts. The other properties like, magnetic moments, radiative transitions and radiative decay widths of these baryons are also calculated successfully.

研究动机与目标

• 开发一种理论框架，用于计算奇异粲重子的质量谱。
• 通过在(n, M²)平面上构建Regge轨迹，研究这些重子的径向与轨道激发态。
• 将理论预测与实验数据及格点QCD模拟结果进行比较。
• 计算所研究重子的磁矩、辐射跃迁及辐射衰变宽度。
• 验证超中心价夸克模型在描述至$J^p = \frac{9}{2}^-$激发态时的可靠性。

提出的方法

• 采用超中心价夸克模型（hCQM）描述三夸克系统在受限势场中的行为。
• 使用超色库仑势与线性势来模拟重子中夸克-夸克相互作用。
• 引入自旋-自旋、自旋-轨道及张量相互作用项，以提高质量谱计算的精度。
• 计算至$J^p = \frac{7}{2}^+$（正宇称）与$J^p = \frac{9}{2}^-$（负宇称）的径向与轨道激发态。
• 在(n, M²)平面上构建Regge轨迹，提取各重子家族的斜率与截距。
• 利用相同的理论框架计算磁矩、辐射跃迁及辐射衰变宽度。

实验结果

研究问题

• RQ1 对于$\Lambda_c^+$、$\Sigma_c^0$、$\Xi_c^0$与$\Omega_c^0$重子，其质量谱在$J^p = \frac{9}{2}^-$范围内的预测结果如何？
• RQ2 这些粲重子在(n, M²)平面上的Regge轨迹行为如何？其斜率与截距分别为何？
• RQ3 该模型对质量的预测与实验数据及格点QCD结果的吻合程度如何？
• RQ4 该模型在预测这些重子的磁矩与辐射衰变宽度方面精度如何？
• RQ5 自旋相关相互作用在优化这些激发重子态质量谱中的作用是什么？

主要发现

• 所有四种奇异粲重子的质量谱计算结果与已知实验数据及格点QCD结果高度一致。
• 成功在(n, M²)平面上构建了各重子的Regge轨迹，各家族均展现出独特的斜率与截距。
• 引入自旋-自旋、自旋-轨道及张量相互作用项显著提升了质量谱预测的准确性。
• 磁矩、辐射跃迁及辐射衰变宽度的计算结果具有一致性且符合物理预期。
• 该模型成功描述了至$J^p = \frac{9}{2}^-$的正宇称与负宇称激发态。
• 超中心势模型为研究高于基态的激发粲重子提供了可靠的理论框架。