[论文解读] Regge Behaviors in Low-lying Singly Charmed and Bottom Baryons

Duojie Jia, Wen-Nian Liu+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 11, 2019

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 2

一句话总结

本文在重夸克-二夸克图像下将线性Regge轨迹模型应用于低激发的单粲和底重子，证明了受旋转弦启发的Regge关系能精确描述其质量谱。该研究预测未确认的粲重子Σ_c(2800)和Ξ_c'(2930)的量子数为$J^P = 3/2^-$，并指出新观测到的Σ_b(6097)^±和Ξ_b'(6227)^-为具有相同量子数的1P波激发态。

ABSTRACT

Recently, the LHCb Collaboration observed two new bottom baryons, the $\Xi_{b}(6227)^{-}$ and the $\Sigma_{b}(6097)^{\pm}$, which arouses considerable interest in their inner structures. Stimulated by this, we re-examine the low-lying spectrum of the singly heavy baryons in the heavy quark-diquark picture. Our computation indicates that a linear Regge relation, which is derived from the rotating string model, is sufficient to describe the mass spectrum of all observed singly heavy baryons, predicting that the quantum numbers of the charmed baryons $\Sigma _{c}(2800)$ and the charm-strange baryon $\Xi _{c}^{\prime }(2930)$, which remain unknown experimentally, are preferably $J^{P}=3/2^{-}$. Similar calculations for the bottom partners support that the newly observed baryons $\Sigma_{b}(6097)^{-}$ and $\Xi_{b}^{^{\prime }}(6227)^{-}$ are the $1P$-wave excitations of the baryons $\Sigma _{b}$ and $\Xi _{b}^{\prime }$ with $J^{P}=3/2^{-}$.

研究动机与目标

• 理解在LHCb合作组近期发现Ξ_b(6227)^-和Σ_b(6097)^±后，低激发单粲和底重子的内部结构。
• 检验基于旋转弦模型导出的线性Regge轨迹是否能准确描述单重子的观测质量谱。
• 基于Regge轨迹分析，预测未确认的粲重子Σ_c(2800)和Ξ_c'(2930)的量子数$J^P$。
• 根据Regge轨迹拟合结果，确定新观测到的Σ_b(6097)^±和Ξ_b'(6227)^-重子是否为对应基态重子的1P波激发态。

提出的方法

• 采用重夸克-二夸克图像，将单重子建模为重夸克与二夸克核心的束缚态。
• 应用从旋转弦模型导出的线性Regge关系，对观测到的和预测的质量谱进行拟合。
• 利用Regge轨迹，根据其在质量谱中的位置外推未观测态的量子数。
• 将Σ_b(6097)^±和Ξ_b'(6227)^-的观测质量与基态重子的1P波激发模式进行匹配。
• 比较粲重子与底重子的Regge拟合结果，推断谱系中一致的量子数。
• 评估Regge模型与LHCb合作组实验数据的一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于旋转弦模型导出的线性Regge轨迹是否能精确描述低激发单粲和底重子的质量谱？
• RQ2 基于Regge轨迹分析，未确认的粲重子Σ_c(2800)和Ξ_c'(2930)的预测量子数$J^P$是什么？
• RQ3 新观测到的Σ_b(6097)^±和Ξ_b'(6227)^-重子是否与作为对应基态重子的1P波激发态一致？
• RQ4 Regge模型是否对粲和底重子谱系中的1P波激发态均预测出统一的$J^P = 3/2^-$赋值？
• RQ5 基于旋转弦的Regge关系在单重子谱系中是否能良好再现观测到的质量模式？

主要发现

• 线性Regge轨迹模型在重夸克-二夸克图像下成功描述了所有观测到的单粲和底重子的质量谱。
• 该模型预测未确认的粲重子Σ_c(2800)和Ξ_c'(2930)的量子数为$J^P = 3/2^-$。
• 新观测到的Σ_b(6097)^±和Ξ_b'(6227)^-重子分别被识别为Σ_b和Ξ_b'基态的1P波激发态。
• 这些态的1P波性质得到支持，因其质量位置与$J^P = 3/2^-$态的Regge轨迹预测一致。
• 在粲和底重子谱系中Regge拟合的一致性表明单重子激发态具有普遍行为。
• 结果表明，旋转弦模型为预测重子的量子数和激发模式提供了稳健的框架。