高能反應(yīng)中末態(tài)相互作用和衰變對超子極化影響論文

1、原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨立進行研究所取得的成果除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的科研成果對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明本聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)論文作者簽名；關(guān)于學(xué)位論文使用授權(quán)的聲明本人完全了解山東大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留或向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱；本人授權(quán)山東大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文和匯編本學(xué)位論文（保密論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定）論文作者

2、簽名：導(dǎo)師簽名：；蚴 期：；蚴山東大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章引言世紀(jì)后半期，人們建立了粒子物理的標(biāo)準(zhǔn)模型，其中包括描述夸克和膠子相互作用的量子色動力學(xué)（）量子色動力學(xué)是一個非阿貝爾規(guī)范場論，它的耦合常數(shù)口。隨著交換四動量平方的減小而增長，這一性質(zhì)被稱為“漸進自由”在具有大的四動量轉(zhuǎn)移的反應(yīng)中寤，較小。微擾展開可以很好的適用，由此建立的微擾量子色動力學(xué)（）理論得到了大量實驗支持但對于小的四動量轉(zhuǎn)移的反應(yīng)，口。增長到的量級，微擾展開不再適用，人們至今沒有完全解決這一問題為了解決此類非微擾問題，人們發(fā)展了各式各樣的方法，諸如格點，求和規(guī)則，唯象方法等當(dāng)前這些方法的研究都是粒子物理學(xué)的重要前沿領(lǐng)域。而自旋

3、效應(yīng)則是這類研究的重要手段高能反應(yīng)中的自旋效應(yīng)自旋是描述微觀粒子的一個基本自由度自旋物理的研究有著重要的理論和應(yīng)用價值最近一段時問內(nèi)。高能反應(yīng)實驗中一系列自旋效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)促進了自旋物理領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展最引人注目的應(yīng)當(dāng)是上世紀(jì)年代末歐洲核子研究中心）的歐溯口子合作組（）的實驗結(jié)果引發(fā)了質(zhì)子“自旋危機”。這些實驗極大地吸引了人們對高能自旋物理的興趣在靜態(tài)夸克模型中，強子由結(jié)構(gòu)夸克組成，它的自旋由結(jié)構(gòu)夸克攜帶對高速運動的強子，其結(jié)構(gòu)由部分子模型描述，當(dāng)強子極化方向與運動方向一致對，由縱向極化分布函數(shù)描述，當(dāng)極化方向與運動方向垂直時，由橫向極化分布函數(shù)描述對于實驗上了解較多的縱向極化函數(shù)，核子的自旋分別由

4、夸克（反夸克）自旋，膠子自旋，夸克膠子軌道角動量構(gòu)成年的實驗結(jié)果表明夸克的自旋總和只占質(zhì)子自旋的很小一部分，這就是所謂的質(zhì)子。自旋危機”質(zhì)子。自旋危機”極大地促進了人們對質(zhì)子自旋結(jié)構(gòu)的深入研究，與類似的實驗分別在，等實驗室開展，并取得重要進展山東大學(xué)碩士學(xué)位論文同時人們還注意到，世紀(jì)年代起高能強子反應(yīng)中發(fā)現(xiàn)了一系列意外自旋效應(yīng)，吸引了許多人的興趣，最引人注目的有以下幾個方面：）非極化強子一強子反應(yīng)中的超子相對于產(chǎn)生面橫向極化：）橫向極化強子一非極化強子反應(yīng)中末態(tài)強子微分截面的左右不對稱；）質(zhì)子一質(zhì)子彈性散射中的自旋不對稱這些效應(yīng)多發(fā)生在中等橫動量區(qū)域。這個區(qū)域介于微擾與非微擾之間微擾不能很好的

5、計算這些問題，它們的動力學(xué)原因至今仍是不清楚的當(dāng)前強作用自旋物理已發(fā)展成一個相當(dāng)豐富多彩的粒子物理前沿領(lǐng)域，主要包括強子自旋結(jié)構(gòu)，強子反應(yīng)中意外自旋效應(yīng)起源，碎裂過程中的自旋效應(yīng)三方面的研究這些方面的研究都取得了重要進展：核子內(nèi)夸克自旋之和只占核子自旋的一小部分（）。其余應(yīng)來源于膠子自旋和夸克軌道角動量等；高能反應(yīng)中最引人注目的二類意外自旋效應(yīng)。單自旋左右不對稱”和。非極化反應(yīng)產(chǎn)生極化超子現(xiàn)象”似乎彼此關(guān)聯(lián)，都來源于夸克的軌道角動量碎裂函數(shù)或相互作用中的高扭曲度效應(yīng)；碎裂過程中，初態(tài)夸克的極化不僅可轉(zhuǎn)移為末態(tài)強子的極化，而且可導(dǎo)致末態(tài)強子動量分布的不對稱目前分別在，等進行的極化的和腳實驗將對膠

6、子對核子自旋貢獻，碎裂函數(shù)的自旋依賴做出進一步測量。同時與夸克軌道角動量相關(guān)課題的研究，特別是相互作用過程中它們與夸克或強子極化相互轉(zhuǎn)化，對單自旋左右不對稱貢獻，對強子化機制的依賴等，都成為該領(lǐng)域關(guān)注的核心課題這些研究領(lǐng)域已經(jīng)成為檢驗發(fā)展非微擾方法的重要場所。超子極化研究的意義和主要方向?qū)嶒炆嫌^測到的壽命較長的去的超子如，一等都是通過弱作用衰變，人們可以通過測量超子弱衰變產(chǎn)物的角分布而便利的確定超子的極化因此高能反應(yīng)中超子的極化效應(yīng)成為自旋物理的重要研究方向超子極化研究在強作用自旋物理各個方面的研究中部發(fā)揮主要作用當(dāng)前主要集中在如下幾個方面：（）高能碎裂過程中的極化轉(zhuǎn)移：（）非極化強子一強子反

7、應(yīng)中的超子橫向極化現(xiàn)象；（）利用超予極化研究部分子自旋分布函數(shù)；（）高能重離子對撞中超子山東大學(xué)碩士學(xué)位論文極化現(xiàn)象下面我們分別做簡單介紹（一）高能碎裂過程中的極化轉(zhuǎn)移：對于因子化定理適用的高能強相互作用反應(yīng)截面可分離成二部分一部分是部分子反應(yīng)截面，這是硬過程，可用微擾計算：另一部分是核子內(nèi)的部分子分布函數(shù)或部分子的強子化過程截面，這是軟過程，不能用微擾計算一個披擊中的極化的部分子將碎裂成大量的介子，核子，超子，以及更高激發(fā)態(tài)的強子，它們通常也是極化的初始部分子的極化與碎裂而來的強子極化有確定的關(guān)系，這被稱為碎裂過程的極化轉(zhuǎn)移碎裂過程中的極化轉(zhuǎn)移的研究有著重要的理論意義它本身是一個典型的非微擾

8、過程，目前只能通過一些強子化模型來描述非極化碎裂過程已經(jīng)得到比較深入的研究，極化碎裂過程仍需更多的研究許多具有意外自旋效應(yīng)的高能反應(yīng)包含了極化碎裂子過程，特別是對尋找非極化強子一強子反應(yīng)中超子橫向極化的來源，極化碎裂過程的研究起著關(guān)鍵作用碎裂過程中的極化轉(zhuǎn)移中一個主要的問題是如何確定碎裂夸克的自旋與產(chǎn)生的且包含此夸克的強子極化問的關(guān)系，顯然它與強子自旋結(jié)構(gòu)密切相關(guān)由于強子自旋結(jié)構(gòu)問題也是典型的非微擾問題，不能由計算，所以人們在處理不同問題時采用種不同的圖像：（），在質(zhì)子。自旋危機”之前，人們通常使用（）模型“討論碎裂過程中的超子極化轉(zhuǎn)移在質(zhì)子。自旋危機”之后，人們在研究輕子強子深度非彈散射過程

9、的超子極化時使用了圖像但討論強子反應(yīng)產(chǎn)生超子極化時仍用（）圖像文獻指出測量一斗過程的的縱向極化可以檢驗?zāi)姆N碎裂圖像更適用。碎裂過程中的極化轉(zhuǎn)移應(yīng)是普適的圖像和（）像哪一個更適用，怎樣用這二種圖像更自洽的描述各種過程仍需進一步研究（）非極化強子一強子反應(yīng)中的超子橫向極化現(xiàn)象：實驗上發(fā)現(xiàn)，在非極化反應(yīng)中產(chǎn)生的超子是相對與產(chǎn)生面橫向極化的。理論上已提出一些唯象模型對此做了解釋，但它的基本動力學(xué)原因仍是不清楚的這一現(xiàn)象也已成為超子極化研究的一個重要方面。（三）利用超子極化確定部分子的極化：高能反應(yīng)中超子極化的研究為實驗上測量強子內(nèi)部分子的極化提供了一種可行方法特別是包含一個末態(tài)超子的半山東大學(xué)碩士學(xué)位

10、論文單舉深度非彈反應(yīng)將有可能提供和核子內(nèi)夸克橫向極化分布函數(shù)的信息（四）高能重離子碰撞過程中的超子極化：超子極化研究的另一個方向是核核對撞末態(tài)產(chǎn)物中超子的極化特別是最近理論研究指出旺，非對心核核碰撞中發(fā)生反應(yīng)的二團核物質(zhì)質(zhì)心并不重合，因此發(fā)生反應(yīng)的核物質(zhì)擁有巨大的軌道角動量初步的計算表明軌道角動量將通過相互作用轉(zhuǎn)化為夸克的自旋角動量極化的夸克將碎裂為極化的強子，其中就包括極化的超予這一方面的研究將促進軌道角動量與自旋角動量相互轉(zhuǎn)化機制的理解。并有可能探索核核碰撞中是否形成了夸克膠子等離子體（），并為研究它的性質(zhì)提供了新的理論手段末態(tài)相互作用和衰變對超子極化的影響。在上節(jié)所述超子極化研究的幾個方

11、面，通常實驗上測量的都是末態(tài)超子的極化而一般情況下，高能物理實驗中觀測到的末態(tài)超子與強子化過程直接產(chǎn)生的超子的性質(zhì)并不完全一樣高能反應(yīng)中通常都是首先產(chǎn)生大量的部分子（夸克，反夸克，膠子），然后這些部分子再經(jīng)強子化而產(chǎn)生強子強子產(chǎn)生過程一般有微擾和非微擾因素的影響，對不同反應(yīng)，強子化過程通常是一個非微擾且普適的過程，強子化過程結(jié)束時的超子性質(zhì)不能由微擾計算但卻是普適的?？梢酝ㄟ^不同反應(yīng)來研究強子化過程結(jié)束后將有二個因素影響這些直生超子的性質(zhì)：更短壽命的共振態(tài)粒子衰變和直生強子之間的相互作用的影響。高能部分子碎裂將產(chǎn)生大量強子這些強子大部分壽命極短，它們很快衰變成其它更穩(wěn)定的粒子因此由部分子碎裂而

12、來的超子包括直接碎裂產(chǎn)生的超子和由強子衰變而來的超子二部分貢獻由于同一反應(yīng)中，產(chǎn)生的不同直生強子的極化可以很不相同，不同衰變過程的極化轉(zhuǎn)移也有很大差別，因此研究末態(tài)超子的極化，必須對這二部分分別計算，同時考慮進來。目前已有的文獻對超子極化計算中，有些忽略了衰變的影響，有的考慮了衰變的貢獻，并將衰變過程的極化轉(zhuǎn)移因子，。，。取為一個與超子動量無關(guān)的常數(shù)通過分析，我們發(fā)現(xiàn)衰變過程的極化轉(zhuǎn)移因子一般情形下應(yīng)與超子的動量有關(guān)在母粒子靜止坐標(biāo)系內(nèi)，對末態(tài)超子的運動方向有強的依賴因此有必要詳細研究這一依賴的一般形式及對末態(tài)超子極化的影響本文將在第二章討論這一問題山東大學(xué)碩士學(xué)位論文本文考慮的第二個問題是末

13、態(tài)相互作用對超子極化的影響末態(tài)相互作用指的是強子化過程結(jié)束后末態(tài)產(chǎn)生的大量強子間的相互作用強子間的相互作用不能用微擾計算，人們通常用手征不變有效拉氏量來計算強子間相互作用包括各種超子的手征不變有效拉氏量已被廣泛的研究過，并有文獻使用手征不變有效拉氏量討論過直生超子通過末態(tài)相互作用被極化的問題年代以來的大量實驗已發(fā)現(xiàn)高能質(zhì)子一核反應(yīng)中產(chǎn)生的超子和反超子通常有垂直于產(chǎn)生面方向的橫向極化由于大部分模型都基于領(lǐng)頭粒子效應(yīng)，它們并不能解釋反超子的極化文獻”提出超子的極化可能部分的通過超子與周圍熱介質(zhì)的相互作用而獲得反超子的極化則基本來源于這一過程。文獻”利用手征不變有效拉氏量詳細計算了這一過程中的超子垂

14、直與產(chǎn)生面方向的極化本文主要考慮的是核一核碰撞后產(chǎn)生的大量強子對直生超子極化的影響。在核一核碰撞中產(chǎn)生的高溫高密物質(zhì)主要由廳介子構(gòu)成在這一高溫高密環(huán)境下，我們期望，一超予相互作用將對超子的極化產(chǎn)生重要影響由于萬一超子間有相對軌道角動量，初態(tài)的入射波并不是平面波，所以本文將應(yīng)用手征不變有效拉氏量計算這一過程的具有固定碰撞參數(shù)的微分截面本文安排引言之后，在第二章我們將在總結(jié)衰變對末態(tài)強子產(chǎn)額貢獻的基礎(chǔ)上，介紹確定衰變角分布的傳統(tǒng)的分波分析方法，并給出具體應(yīng)用到介子的衰變時的結(jié)果然后，根據(jù)衰變振幅的一般形式推導(dǎo)弱衰變和電磁衰變的衰變角分布及其自旋依賴的一般形式，并由此計算衰變過程中的極化轉(zhuǎn)移因子本文

15、的第三章將在簡單總結(jié)重離子對撞中超子極化效應(yīng)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，介紹描述末態(tài)強子相互作用的有效場論方法，我們將著重介紹二種手征不變有效拉氏量模型：線形盯模型和非線形仃模型我們將以磯一烈為例，使用手征不變有效拉氏量模型介紹固定反應(yīng)面時末態(tài)超子極化的方法，并給出超子極化的解析結(jié)果第四章是總結(jié)和展望山東大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章衰變對超子極化的影響大量的實驗表明，高能反應(yīng)過程中直接產(chǎn)生的強予很大一部分是壽命相當(dāng)短的共振態(tài)粒子這些粒子很快衰變成壽命較長的強子在我們觀測到的末態(tài)長壽命粒子中，如石，包含了這些衰變的貢獻同樣的，末態(tài)超子也受到這些衰變的影響文獻”發(fā)現(xiàn)這些衰變對末態(tài)超子的極化，特剔是對超子的極化有很

16、大影響我們注意到這些文獻中的計算都是假定衰變過程中的極化轉(zhuǎn)移因子是一個與動量無關(guān)的常數(shù)的情況下進行的，嚴格第講，這是一個近似情形。本章我們將在總結(jié)強子衰變對強子產(chǎn)額等影響的基礎(chǔ)上分析衰變對超子極化的影響，并導(dǎo)出與初末態(tài)粒子動量有關(guān)的極化轉(zhuǎn)移因子本章第節(jié)將分析強子衰變對強子產(chǎn)額的影響。本章第節(jié)和第節(jié)將用有效相互作用方法分別推導(dǎo)出極化超子弱衰變和電磁衰變的角分布這一結(jié)果可用來確定初態(tài)粒子的極化也可用來計算衰變極化轉(zhuǎn)移因子在進行這節(jié)之前，本章將先介紹分波分析在矢量介子衰變角分布中的應(yīng)用，并隨后給出一個簡化推導(dǎo)衰變對強子產(chǎn)額的影響在高能反應(yīng)中觀測到的末態(tài)強子的產(chǎn)額與直生強子的產(chǎn)額通常有很大的差別。末態(tài)

17、強子中有很大比例來源與共振態(tài)衰變。這一經(jīng)驗事實很清楚地由在年的文獻中對湮滅中產(chǎn)生的末態(tài)強子的來源所做的數(shù)掘分析中反映出來文獻中的分析原理十分簡單：由于共振態(tài)衰變的性質(zhì)我們都比較清楚，若實驗上將所有粒子的產(chǎn)額都測量出來，我們就可計算出它們衰變后對末態(tài)粒子產(chǎn)額的貢獻。然后從末態(tài)粒子產(chǎn)額中扣除這些貢獻，我們就應(yīng)得到直生粒子的產(chǎn)額上世紀(jì)年代，雖然人們對湮滅中末態(tài)強子產(chǎn)額進行了十分精確的測量，獲取了十分豐富的數(shù)據(jù)：但人們?nèi)圆豢赡芙o出所有共振態(tài)的產(chǎn)額，因此使用了一些唯象模型和假設(shè)以確定短壽命粒子的產(chǎn)額這篇文章中使用了模型計算重味夸克衰變的影響；假設(shè)了產(chǎn)額比一（）山東大學(xué)碩士學(xué)位論文（）；并只考慮司的矢量和

18、贗標(biāo)介子九重態(tài)衰變的影響。結(jié)合這些唯象假設(shè)，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)末態(tài)介子特別是贗標(biāo)介子大部分是由衰變產(chǎn)生的，直生的贗標(biāo)介子近乎為零下表列出了在質(zhì)心系能量為時產(chǎn)生的各種末態(tài)介予的平均數(shù)值：介子石石置置。玎多重藪衄士憾如果要計算直生介子的數(shù)目，我們需要扣除其它強子衰變產(chǎn)生的介子我們依次減去贗標(biāo)（）和矢量（）介子，重態(tài)和重態(tài)強子衰變的貢獻；再減去張量（）介子衰變的貢獻；最后減去所有波介子重態(tài)衰變的貢獻：多重數(shù)、，：，所有的波，廳足叩），“，。士對比二個表格我們可以清楚的看出直生介子很少，大部分都由其它強子衰變而來由此可清晰看出，衰變對末態(tài)長壽命粒子有十分重要的貢獻目前，這一經(jīng)驗事實已為粒子物理界普遍接受

19、，并在人們常用的高能事例產(chǎn)生器（如）上反應(yīng)出來文獻中給出由計算得出的石；時，尸哼過程末態(tài)人粒子來源的結(jié)果可以清晰看出衰變貢獻占相當(dāng)大的比例。山東大學(xué)碩士學(xué)位論文竹苫雪，：“一婦。弗！捐疊 尹強蘆鍺 ；凈萄。一一攀乒 ！氛謇： ，。；圈：在 對人反應(yīng)中對產(chǎn)生事例數(shù)的各種來源的貢獻。橫坐標(biāo)是腰快度圖中的虛線、點劃線上面的點線、下面的點線分別表示來源于包含碎愛夸克的，三，三衰變的貢獻圖表示各種貢獻所占的比例；母 也田：在；暑反應(yīng)中對上產(chǎn)生事仞數(shù)的各種來源的貢獻，橫坐標(biāo)是贗快度實線和虛線分別表示包含碎裂夸克“，直接產(chǎn)生的貢獻；點線表示更重超于衰變的貢獻上砸第一個圖表明了更重超子衰變對產(chǎn)額的影響，第二個

20、圖表明了更重超子衰變對的貢獻這些結(jié)果明確顯示詳細研究末態(tài)超子特別是的性質(zhì)必須考爆帑斌一：糾 一、 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文慮衰變貢獻矢量介子衰變角分布的分波分析與極化的測量由于通常遇到的大多數(shù)是二體衰變，我們以下只考慮二體衰變當(dāng)不考慮末態(tài)粒子的極化時，在母粒子靜止系，衰變產(chǎn)物在動量空間內(nèi)是各向同性的若只考慮初態(tài)粒子極化，在一定條件下。末態(tài)粒子動量空間的角分布遵循一定的規(guī)律這些規(guī)律己被人計算出來，下面先對此進行總結(jié)，并在最后給出一個簡化推導(dǎo)這一過程的典型例子是矢量介子衰變?yōu)閭€贗標(biāo)量介子在矢量介子靜止系矢量介子處在軸的自旋分量為的本征態(tài)上，贗標(biāo)量介予是沿（口，妒）方向出射的平面波膩，妒）衰變的幾率幅可

21、寫為：肘（口，妒）（，妒）腳（），）可展開為以（口，）方向量子軸的球面波的疊加：，妒）（口，妒）口（玩）口（口，）（）由定理：暑，。），：，知：（）島（，。），冊加。巳“（）由角動量本征態(tài)的轉(zhuǎn)動性質(zhì)知：（，妒）碟（妒，一妒） 扣為沿軸的自旋本征態(tài)由以上式得觸只）巧藍（，只刁）口：二（妒，廬），重新歸一化，定義。（只力丟二，只嘲（）（）（）（）山東大學(xué)碩士學(xué)位論文現(xiàn)設(shè)矢量介子處在某個混合態(tài)，由密度矩陣描述，則衰變角分布為形（幺妒）以玩妒）聲）（，）（，妒）（）（）戶以定義震，：以丟糾，一力二（妒，口，妒）則（，奶卅（，妒）】（）（）具體計算表明（，礦）與矢量極化無關(guān)，只與張量極化有關(guān)張量極化的各

22、個分量可通過衰變角分布測定對積分：（，）卻三【（一鼬）（鼬一）?。ǎ┻@樣我們可通過對極角分布的測定來確定戶。下面給出一種簡化推導(dǎo)方法，設(shè)在矢量介子靜止系，標(biāo)量介子沿（口，妒）方向出射末態(tài)個標(biāo)量介子構(gòu)成的系統(tǒng)在；方向總角動量分量為由角動量分量守恒，這個標(biāo)量介子只能由在元方向角動量為的態(tài)衰變而來即（，妒）瓦，其中以再方向為量子化軸設(shè)為以軸為量子化軸的密度矩陣由密度矩陣的空間轉(zhuǎn)動變換性質(zhì)知矗似只）兒鞏。（辦口，伊）定義。（，一）：。（妒，一妒）得：（，妒）以叭】（）這和分波分析得到的結(jié)果完全相同超子弱衰變角分布和極化轉(zhuǎn)移現(xiàn)在考慮一個自旋為的超子衰變?yōu)橐粋€贗標(biāo)量介子和一個自旋為的超子或核子的情形這個過

23、程用下式表達：日。（只，吼）一以（易，品）材（弓）山東大學(xué)碩士學(xué)位論文式中日。，日。分別表示初末態(tài)超子，巴，。，分別表示它們的四動量和四維極化矢量（見附錄）；表示贗標(biāo)量介子，足是它的四動量。下面我們來看該衰變過程的幾率分布的一般形式；首先我們從衰變的等效振幅的一般形式出發(fā)，衰變振幅的一般形式為：一，（）其中，均是常數(shù)，分別是初末態(tài)超子的旋量括號中第一項為破壞宇稱守恒的贗標(biāo)項，第二項為保持字稱守恒的標(biāo)薰項衰變幾率由 給出，即：（一，）禮（）材司 乃“厶加，￥，巴用）（扎以）（，）】，（）只足（“）一仍油）石邑（煽只（一）【（巳只）一（只，。）。（）邑。一（）。彤；巧：）在日粒子靜止系計算，運動學(xué)

24、變量取值如下：（）只；（卅）以（，）匕（，； ）滬（警融以（峨圪）代入上式得：磯莆哿砣貼盼玨玉如“一一南【（一）：（）掣（邑）（五再）（。）研（）這就是由此得到的衰變凡率的一般形式，在討論各項的物理意義之前，我們先介紹一種利用角動量守恒方法推導(dǎo)出相同結(jié)果的方法在母粒子靜止系，粒子由自旋密度矩陣辦描述，粒子圩。由極化密度矩陣幾描述衰變振幅為：石（廳表示萬介子）（）口山東大學(xué)碩士學(xué)位論文衰變角分布：彳萬西】為一標(biāo)量算子，在這里只能構(gòu)造出個標(biāo)量算子項，可表示成（，口而矛）為粒子出射方向，子為泡利矩陣，是一常數(shù)代入上式得（）（）乃，【口】爿 （）（矛）（孑）（口廳）】爿 雪一葫子面季矛口一葫孑；看矛口

25、五西葫矛西屙孑西葫岙。矛口露葫羈葫矛）（口）（。亓）季（）口（雪亓）（雪量）（ ）亓） 計算中已利用公式：（號季子矗）只矗（只矗）顯然，當(dāng)令；（）（）魚些 口丘舶（）時，二種方法給出相同結(jié)果即衰變幾率分布取以下一般形式：仃（口（。；元亓）屆吼，（只廳）（兄；）（毛），斤】（）其中：刪（卯器肛器艫器扣囂償，它們并不獨立，有如下關(guān)系式成立：盧，皇口，萬篁（）（）式中各項都有相應(yīng)的物理意義邑和磊亓描述極化與運動方向的關(guān)聯(lián)（）式結(jié)果表明初末態(tài)超子極化與末態(tài)超子運動方向的關(guān)聯(lián)強度相同，均由口給出；并且還可看到只元與五元均為贗標(biāo)量，它們的存在破壞字稱守恒，山東大學(xué)碩士學(xué)位論文因此只有弱衰變過程才有這一項若

26、對末態(tài)粒子極化求和，衰變幾率為：盯（口元）（）從上式可以看出衰變的粒子數(shù)的角分布不是各向同性的。實驗上可以通過這一性質(zhì)測定超子的極化，這通常被稱之為。自旋自分析的宇稱破壞的衰變”（ ）確定超子極化的這一方法最早起源于李政道和楊振寧年的一篇文章若初態(tài)粒子是非極化的，衰變幾率為 仃（毋。；）我們可以看到末態(tài)粒子的極化與其出射方向是有關(guān)聯(lián)的并且總是縱向極化的。極化度為昂；口這也是弱衰變特有的現(xiàn)象邑矗和（寞）（瓦而二項分別是初末態(tài)超子的極化關(guān)聯(lián)和沿出射方向的極化關(guān)聯(lián)，它們都是標(biāo)量項（五瓦）亓是沿垂直于出射方向的初末態(tài)超子相互垂直極化的關(guān)聯(lián)，因為這是一贗標(biāo)項，它也是弱衰變特有的關(guān)聯(lián)項我們也可以利用上面的

27、結(jié)果計算這個過程的極化轉(zhuǎn)移因子極化轉(zhuǎn)移因子的計算式為：，辮群舞格豫鬻式是末態(tài)粒子沿初態(tài)粒子極化方向極化時的極化矢量，是末態(tài)粒子沿反方向極化時的極化矢量我們也可對末態(tài)粒子運動方向積分，從而得出平均極化轉(zhuǎn)移因子：刪弦篇等等籌籌器拉是微分相空間拯面），巧【糾。蟛（石）占（只一匕一只）實際應(yīng)用中，主要考慮母粒子靜止系內(nèi)的自旋轉(zhuǎn)移因子即巴（珊，）時的，（只）的取值。我們可直接由（）式給出的母粒子靜止系內(nèi)的盯來計算一，（只）不失一般性，取母粒子自旋沿軸正方向，即只，五為方山東大學(xué)碩士學(xué)位論文向的單位矢量，此時曩跫兒翠為：肘（）（，瓦（）（，元）（己）剮 （）毛平行或反平行的幾率用和！表示由（）式得：肘忙（

28、）口（） 口） 吖?。ǎ┮唬ǎ┮?，（）（）極化轉(zhuǎn)移因子，（口）為：（）可以看出，扎，（口）對口有很強的依賴，當(dāng)時，（口）當(dāng)日號時饑器趟拈棚，若對末態(tài)超子運動方向平均，則得到平均極化轉(zhuǎn)移因子，月，為：億，卅從上式可以看出所是一個介于一到之間的常數(shù)分波分析得到的結(jié)果是，衛(wèi)孚性質(zhì)手冊伸中可以得到，；將這個結(jié)果與（）式對比得口當(dāng)口是純實數(shù)或純虛數(shù)時，（口）隨口的變化如以下三圖所對確定的露末態(tài)超子日。的極化矢量為品（歷。，瓦勰，只與札月，（口）端；：予五二乏：廣引，扣氳萬而市掣，扣桀燃： ，山東大學(xué)碩士學(xué)位論文、艚崩孵以。圈：橫軸為縱軸為坼（口）；時，（口）的變化圖、劬。舅崩。勇。瞿。 。詹呻彩 圈：

29、橫軸為，縱軸為，虬，（口）左右：個圖分別表示口刊口，一口時，爿，（口）！隨的變化圖超子電磁衰變角分布和極化轉(zhuǎn)移由于一個自旋為的超子衰變?yōu)橐粋€自旋為的超子和一個光子的過程是一個電磁衰變過程，實際過程中一，就是一個例子宇稱守恒要求它的截面中不包含元子項，因此在不考慮末態(tài)極化時靜止坐標(biāo)系內(nèi)衰變的粒子數(shù)角分布是各向同性的對初末態(tài)超子的極化關(guān)聯(lián)，早在上世紀(jì)五十年代，文獻中就討論過，現(xiàn)在我們用與節(jié)同樣的方法來討論初末態(tài)超子的極化關(guān)聯(lián)此時，我們考慮的是如下衰變：日（只，）一日。（昂，晶），）式中胃。，圩。分別表示初末態(tài)超子巴，以，戶，品分別表示它們的四動量和四維極 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文化矢量；，表示出射的光

30、子，是它的四動量，是它的極化矢量下面我們來看該衰變過程的幾率分布的一般形式；首先我們從衰變的等效振幅的一般形式出發(fā)，衰變振幅的一般形式為：玎（巳）“（只）占：是等效頂點：疆：）疆：一：由于電磁場只能與守恒流耦合，即要求等式成立：萬（巳）“（巴）解出此式得丑：二，由于等式成立可使用替換：占：占：寸一”衰變幾率 一萬（巳）“（只）廳（只）萬（）（）（）（）一爿【廳（）（只）孑（只）以”（匕）一玎（兄）“（只）廳（只如（匕石了，二了丟三等篆爭匕匕?！荆ㄖ唬ㄖ?。）一（只昂）】匕小冊月】在母粒子靜止系計算（）：（，。）砑（坍。，）彤（。，丘）踟警矗焉麓，代入計算得：（用一所）【一（。再季）】（）（）我

31、們可以看到衰變幾率中不包含破壞宇稱守恒的贗標(biāo)項，這正是電磁衰變所預(yù)期的結(jié)果若對末態(tài)粒子極化求和，衰變幾率為肘伽。）也就是 朋腳口己皇山東大學(xué)碩士學(xué)位論文說不管初態(tài)極化與否，衰變粒子數(shù)都是各向同性分布的若初態(tài)粒子是非極化的，則衰變幾率也是肘（一）。與末態(tài)超子極化無關(guān)，也是一個各向同性的分布下面我們計算人的極化轉(zhuǎn)移設(shè)在靜止系自旋沿軸正方向，計算衰變出來的在其靜止系自旋沿軸方向的幾率 （小）【（菇雪）（）沿軸幾率為：肘彳一肘口）【卯（）沿一軸的幾率為：一（一）川極化轉(zhuǎn)移因子：（）（）可見末態(tài)粒子的極化對口有很強的依賴：當(dāng)口，時，（口）一，即末態(tài)超子沿軸正方向或負方向出射時完全極化，且極化方向與初態(tài)超

32、子極化方向相反；當(dāng)冬時竹（口），即末態(tài)超予出射方向與初態(tài)超子極化方向垂直時，末態(tài)超子是非極化的當(dāng)對末態(tài)超子出射方向積分時得到均極化轉(zhuǎn)移因子：口，可以證陰沿軸和沿軸的自旋期待值皆為零這正是人們通常所引用的結(jié)果。小結(jié)本章首先介紹了衰變對粒子產(chǎn)額的影響，已有工作表明衰變對末態(tài)粒子產(chǎn)額有巨大影響若衰變的母粒子是極化的，則它的極化將部分的轉(zhuǎn)移為次級粒子的極化，這被稱為衰變的極化轉(zhuǎn)移由于衰變對產(chǎn)額的巨大影響，可以期望衰變對末態(tài)超子的極化也會有相當(dāng)大的影響本章的主要工作正是計算衰變過程中的極化轉(zhuǎn)移因子為了計算衰變極化轉(zhuǎn)移因子，我們首先需要計算在母粒子靜止系內(nèi)的包含極化關(guān)聯(lián)的衰變角分布人們已發(fā)展了各種各樣的方

33、法計算衰變角分布，托，（口）糍一“強“，“且竹，沁竹前：萬而：。揣等礦一一， 冊山東大學(xué)碩士學(xué)位論文其中最典型的是做分波分析，本章第二節(jié)介紹了這一方法在矢量介子衰變上的應(yīng)用，隨后給出了一種新的簡化推導(dǎo)方法。本章第三和第四節(jié)分別計算了弱衰變和電磁衰變過程中超子的衰變角分布并計算了衰變的極化轉(zhuǎn)移因子弱衰變的幾率分布是：（）鵬瓦，（只元）（瓦）萬（品）川（）第一項是非極化項，第二項是極化和末態(tài)粒子出射方向關(guān)聯(lián)項，后三項是初末態(tài)粒子極化關(guān)聯(lián)項各項前面的系數(shù)并不完全獨立，它們有如下關(guān)系：口，萬（）從這個幾率分布式我們可計算出超子弱衰變的極化轉(zhuǎn)移因子：腳業(yè)篇鬻麓磬業(yè)，是末態(tài)粒子的出射極角，對末態(tài)粒子運動方

34、向求平均得平均極化因子：卜去，電磁衰變的幾率分布是：（小一朋。）【一（元只元。）】（）各項前沒有未知系數(shù)，衰變的角分布是完全確定的同樣可用上式計算電磁衰變的極化轉(zhuǎn)移因子：饑，（口） 對末態(tài)粒子運動方向求平均得平均極化因子：以二（）這與文獻加分析的結(jié)果完全一致上面的結(jié)果表明：不論是電磁衰變還是弱衰變極化轉(zhuǎn)移因子都對有很強的依賴目前已有文獻中都將超子衰變極化轉(zhuǎn)移因子取成常數(shù)。只是一個近似的做法“以扭奇（）山東大學(xué)碩士學(xué)位論文第三章重離子對撞中的末態(tài)相互作用與超子極化高能反應(yīng)中，末態(tài)強子與直生強子性質(zhì)差別的另一個重要來源是末態(tài)強子相互作用特別是在高能重離子碰撞中，產(chǎn)生的強子數(shù)目多達數(shù)千個，末態(tài)的高溫

35、高密環(huán)境將使得強子間相互作用的幾率大大增加同樣的，直生超子也會與熱介質(zhì)發(fā)生相互作用，這一末態(tài)相互作用將會影響直生超子包括極化在內(nèi)的各種性質(zhì)。本章將詳細考慮末態(tài)強子間相互作用對直生超子極化的影響重離子碰撞中的超子極化早在上世紀(jì)年代，在非極化的質(zhì)子一質(zhì)子反應(yīng)中，人們就已發(fā)現(xiàn)末態(tài)超子垂直于產(chǎn)生面方向有顯著的橫向極化。引起人們極大興趣；目前，實驗數(shù)據(jù)已十分豐富但這一現(xiàn)象的動力學(xué)機制目前仍不清楚人們發(fā)現(xiàn)，超子橫向極化不僅在反應(yīng)中而且在反應(yīng)中也存在，自然問：是否碰撞中末態(tài)超子也會極化？若反應(yīng)中形成了（夸克膠子等離予體），是否有差別？文獻曾對這一問題做過討論，他們假定，若形成，強子化產(chǎn)生的超子不極化：若形成

36、碰撞產(chǎn)生的超予極化情況與類似由此給出了碰撞中，形成和不形成時，產(chǎn)生出超子的極化情況由于人們對碰撞中超子極化的起源，特別是反超子的極化并沒有同一的描述，這些假定是否成立仍有待進一步的研究。最近，文獻中指出，在非對心核一核碰撞中，碰撞重疊區(qū)產(chǎn)生的高溫高密物質(zhì)擁有巨大的軌道角動量理論計算眨表明，高溫高密物質(zhì)中的部分子之問的相互用將導(dǎo)致軌道角動量部分的轉(zhuǎn)化為夸克的自旋角動量整體的夸克極化方向垂直于反應(yīng)面方向：瓦芝三缶（占是核子碰撞參數(shù)）口核一核碰撞中的部分子不均勻的動量分布產(chǎn)生了比較大的局部相對軌道角動量，如下圖所示：山東大學(xué)碩士學(xué)位論文幢圈：具有碰撞參數(shù)非中心重離子對撞的圖示被產(chǎn)生的物質(zhì)的整體軌速角

37、動量沿著一多方向，垂直于反應(yīng)面方向正是返一相對軌逼角明重遇遼鄙分于的強相互作用轉(zhuǎn)化為穹兌目磁角動量為了研究具有相對軌道角動量的部分子系統(tǒng)間的相互作用，文章瞳考慮一個有著固定碰撞參數(shù)而的夸克散射過程終態(tài)夸克沿瓦方向自旋為主的截面是：鼉吣憊嘉一由隊。舞廳川廁打，帆川（）巨；是初態(tài)夸克相對動量，卅一；孑一矗恒終態(tài)夸克動量（是和靶有關(guān)的色因子。這里使用了一個屏蔽勢模型：（）（，、其中是屏蔽質(zhì)量對于小角散射，。，第一項給出非極化截面：壽；舞篝“喇咖奸。，。，參一蘭（）（）叫與鞘山東大學(xué)碩士學(xué)位論文第二項給出極化截面：毋；。毋口毋鬻一鉻哥嘲醐俐旺，。矗厶，心是修正的貝賽爾函數(shù)從上式可以很明顯的看出夸克沿著垂直于部分子反應(yīng)面方向極化，這正是部分子問的相對軌道角動量方向通常來說，對于固定的眈，當(dāng)對部分子碰撞參數(shù)再