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膠球

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粒子物理学中,胶球是一种假想中的复合粒子,它仅仅由胶子组成,而不包含任何价夸克。胶子的这种特殊的束缚态是可能的,因为胶子带有色荷,因此能够通过强核力相互作用。因为胶球总是与其它普通的介子束缚态一同产生,所以其很难在粒子加速器中被探测到。理论研究表明通过现有的对撞机技术,人们完全有能力达到胶球能够被产生的能量水平。但是,由于上述的探测困难,直至2012年,胶球依然没有被观测到并确定地认证。
根据量子色动力学(QCD),胶球可以为两类,一类是常规胶球,具有与普通介子一样的常规量子数,另一类是奇特胶球,携带与普通介子不同的奇特量子数。基于QCD的要求,两胶子胶球的C宇称必定为正;三胶子胶球C宇称可正可负。奇异子(Odderon)C宇称为-1,与其对应的为坡密子(Pomeron)C宇称为+1。胶球是粒子物理标准模型中最重要的预测之一,是标准模型预测的唯一的总角动量(JPC)为2或3的粒子。

格点计算模拟结果[编辑]

理论学家通过多种理论方案研究胶球问题,例如:格点QCD理论、库仑规范理论、流管模型、口袋模型、AdS/QCD和QCD求和规则等方法。理论上预言最轻的标量两胶子胶球(JPC=0++)的质量介于1~2 GeV之间,其他量子数胶球质量会高于2 GeV。 格点场论英语Lattice field theory提供了一种从第一原则理论上研究胶球的能谱的方法。莫宁斯塔和皮尔登在1999年成功计算了QCD中的几种最轻的,没有动力学夸克的胶球。其中3中最轻的胶球如下表所示。动力学夸克的存在会轻微影响下表中的数据,但同时也会是计算更加困难。之后的QCD(格点和求和法则)计算发现最轻的胶球的质量的数量级应该在1000–1700 MeV范围之内。

J P'C 质量
0++ 1730 ±80 MeV
2++ 2400 ±120 MeV
0−+ 2590 ±130 MeV

候选粒子实验[编辑]

粒子加速器实验通常能够识别的不稳定的复合粒子的精度约为10 MeV/c^2,但是并不能够精确的确定粒子的性质。在一些实验中有一些可能的粒子被检测到,但它们在一些研究中被认为是可疑的。尽管证据是不明确的,但一些候选的粒子共振态,可能是胶球。

矢量,伪矢量或张量胶球的候选粒子:

  • X(3020)由BaBar国际协作观察到一个激发态的 2-+, 1+- or 1-- ,一个质量约 3.02 GeV/c^2的胶球。[1]

标量胶球的候选粒子:

  • f0(500) 也被称为σ -- 这个粒子的性质与1000 MeV或1500 MeV的胶球可能是一致的。[2]
  • f0(980) -- 这种复合粒子的结构与光胶球的一致。[2]
  • f0(1370) -- 这个共振态存在是有争议的,是一个胶球介子混合态的候选粒子。[2]
  • f0(1500) -- 这种共振态的存在是无可争议,但是作为一个胶球介子态或纯胶球是不成熟的。[2]
  • f0(1710) -- 这种共振态的存在是无可争议,但是作为一个胶球介子态或纯胶球是不成熟的。[2]

其它胶球的候选粒子:

在LEP实验的胶子喷柱表明胶球存在的理论预期超过40%。[2]许多候选粒子已经至少经过十八年的积极研究。[3]gluex实验计划开始于2014,是专门设计用来更明确产生胶球的实验证据。[4]

最新进展[编辑]

2021年3月5日,大型强子对撞机(LHC)的TOTEM合作组与费米实验室太电子伏质子加速器(Tevatron)的DØ合作组联合宣布发现了奇异子的实验证据,理论分析认为奇异子在正反质子散射和质子-质子散射过程中的贡献会不一样,现在,通过比较TOTEM质子-质子实验的弹性微分散射截面的结果和DØ正反质子实验,研究人员发现了奇异子的显著特征,首次探测到了奇异子存在的实验信号。由于实验测到的只是奇异子对微分散射截面的贡献,还不能确定它(们)的质量和其他量子数,甚至不能确定有几个奇异子对实验结果有贡献,研究者严谨地称此次实验结果只是间接证实了奇异子(胶球)的存在。[5][6]

链接[编辑]

参考及更多内容[编辑]

  1. ^ Y.K. Hsiao, C.Q. Geng, "Identifying Glueball at 3.02 GeV in Baryonic B Decays" (Version 2: October 9, 2013) http://arxiv.org/abs/1302.3331页面存档备份,存于互联网档案馆
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 Wolfgang Ochs. The status of glueballs. Journal of Physics G. 2013, 40 (4): 043001. Bibcode:2013JPhG...40d3001O. arXiv:1301.5183可免费查阅. doi:10.1088/0954-3899/40/4/043001. 
  3. ^ Walter Taki, "Search for Glueballs" (1996) http://www.slac.stanford.edu/cgi-wrap/getdoc/ssi96-006.pdf页面存档备份,存于互联网档案馆
  4. ^ The Physics of GlueX. [2015-08-27]. (原始内容存档于2020-02-22). 
  5. ^ Chalmers, Matthew. Odderon discovered. CERN Courier. 9 March 2021 [13 April 2021]. (原始内容存档于2022-01-22). 
  6. ^ Csörgő, T.; Novák, T.; Ster, A.; Szanyi, I. Evidence of Odderon-exchange from scaling properties of elastic scattering at TeV energies. The European Physical Journal C (Springer Nature Switzerland AG.). 23 February 2021, 81 (180) [2021-05-15]. ISSN 1434-6052. doi:10.1140/epjc/s10052-021-08867-6可免费查阅. (原始内容存档于2022-01-23).