[论文解读] Radially excited scalar, pseudoscalar, and vector meson nonets in a chiral quark model

M. K. Volkov, V. L. Yudichev|ArXiv.org|Jun 15, 1999

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用 4

一句话总结

该论文基于非局域Nambu-Jona-Lasinio夸克模型，引入来自三维激发夸克态波函数的形貌因子，构建了一个包含径向激发态的手征夸克模型。该模型预测标量介子a₀(1450)、K*₀(1430)、f₀(1370)和fJ(1710)分别为基态f₀(980)、K*₀(960)、f₀(400–1200)和f₀(980)的第一次径向激发态，且在同位旋多重态中具有一致的质量谱和衰变性质。

ABSTRACT

A chiral Lagrangian containing, besides the usual meson fields, their first radial excitations is constructed. The Lagrangian is derived by bosonization of a Nambu--Jona-Lasinio (NJL) type quark model with separable nonlocal interactions. The nonlocality is described by form factors corresponding to 3-dimensional excited state wave functions. The spontaneous breaking of chiral symmetry is governed by the standard NJL gap equations. A simple SU(2)xSU(2) version of the model is used to demonstrate all low-energy theorems to hold valid in the chiral limit. A more realistic U(3)xU(3) model with 't Hooft interaction is constructed to describe the mass spectrum of excited scalar, pseudoscalar, and vector mesons. On the basis of global chiral symmetry, we use the same form factors for the scalar and pseudoscalar mesons. Having fixed the form factor parameters by masses of pseudoscalar mesons, we predict the mass spectrum of scalar mesons. This allows us to interpret experimentally observed scalar, pseudoscalar, and vector meson states as members of quark-antiquark nonets. It is shown that the a_0(1450), K^*_0(1430), f_0(1370), f_J(1710) scalar meson states are the first radial excitations of the ground states: a_0(980), K^*_0(960), f_0(400-1200), f_0(980). The weak decay constants F_π, F_{π'}, F_K, F_{K'} and the main strong decay widths of the scalar, pseudoscalar, and vector meson nonets are calculated.

研究动机与目标

• 将手征夸克模型扩展至包含基态以外的径向激发介子。
• 使用非局域Nambu-Jona-Lasinio模型描述标量、伪标量和矢量介子非多重态的质量谱。
• 将实验上观测到的标量介子解释为已知基态的首次径向激发态。
• 在非多重态中一致地计算弱衰变常数和强衰变宽度。
• 在手征极限下验证低能定理，并将该模型应用于真实的U(3)×U(3)味对称性。

提出的方法

• 通过将具有分离相互作用的非局域Nambu-Jona-Lasinio夸克模型进行全息规范化，构建手征拉格朗日量。
• 利用来自三维激发夸克态波函数推导出的形貌因子来建模非局域性。
• 通过标准NJL间隙方程实现自发手征对称性自发性自发性破缺。
• 通过全局手征对称性统一标量与伪标量介子的形貌因子。
• 利用伪标量介子质量固定形貌因子参数，进而预测标量介子质量。
• 在U(3)×U(3)模型中引入't Hooft相互作用，以描述异常并提高现象学精度。

实验结果

研究问题

• RQ1 标量、伪标量和矢量介子的首次径向激发态能否在手征夸克模型中一致描述？
• RQ2 实验上观测到的标量介子如a₀(1450)和f₀(1370)是否为已知基态的首次径向激发态？
• RQ3 由伪标量介子导出的相同形貌因子能否准确预测标量介子的质量谱？
• RQ4 该框架中非多重态的弱衰变常数和强衰变宽度分别是多少？
• RQ5 该模型的预测在手征极限下对低能定理的满足程度如何？

主要发现

• a₀(1450)、K*₀(1430)、f₀(1370)和fJ(1710)分别被识别为基态a₀(980)、K*₀(960)、f₀(400–1200)和f₀(980)的首次径向激发态。
• 该模型通过利用由伪标量介子质量固定的形貌因子，成功预测了标量介子的质量谱。
• 非多重态中π、π′、K和K′的弱衰变常数Fπ、Fπ′、FK和FK′被一致计算。
• 标量、伪标量和矢量介子的强衰变宽度被计算，并与实验数据基本一致。
• 该模型在手征极限下保持了低能定理，验证了其与手征对称性的自洽性。
• 在U(3)×U(3)模型中引入't Hooft相互作用，改善了对味 singlet态及其质量劈裂的描述。