粒子的內部結構通常需要通過高能散射實驗來探測,比如通過電子與氘核的散射,我們可以知道氘核是一個由質子和中子形成的復合粒子,而不是一個更為基本的粒子。著名物理學家史蒂文·溫伯格 (Steven Weinberg) 在 1965 年發現,質子與中子的低能散射實驗可觀測量與氘核是一個復合粒子的概率之間存在關系,于是質子中子的低能散射實驗結果已經為氘核是一個復合粒子提供了證據。
隨著強子物理的發展,越來越多的奇特強子態候選者被發現。它們的結構存在爭議,并引發了廣泛的討論。比如 Ds0*(2317) 介子可能是以緊致兩夸克態為主,也可能是以 D 介子與 K 介子形成的強子分子態為主。而包括 Ds0*(2317) 在內的各種奇特強子態均是壽命極短的不穩定粒子,我們無法像氘核一樣利用電子撞擊來研究它們的結構,于是溫伯格發現的復合度關系變得尤為重要。
國科大吳佳俊課題組與其合作者將溫伯格所假定的常數形狀因子推廣為一般的形狀因子,并利用色散方法推廣了溫伯格的復合度關系。新公式的優勢體現在兩個方面,第一,新公式能避免溫伯格關系的負概率解問題,從而使得復合度的物理意義更加明確,比如由此得到的波函數關系具有合理的概率解釋;另一方面,新公式顯著地降低了溫伯格公式的系統誤差,可以更加準確地估計復合度;
該成果以 “Generalization of Weinberg’s compositeness relations” 為題發表在 Physical Review D (Letter) 上。國科大博士生李嚴為該論文第一作者,合作者包括理論物理研究所郭奉坤研究員、上海理工大學龐錦毅老師(通訊作者)、國科大吳佳俊教授(通訊作者)。
原文鏈接:https://doi.org/10.1103/PhysRevD.105.L071502
圖1: Weinberg 公式與新公式的對比
圖2: 新公式對氘核波函數的預言與模型結果的對比