轻标量介子性质研究是当今中高能核物理研究中的热点问题之一,特别是质量低于1 Ge V的标量介子f_0(980)的内部结构一直存在争议,至今未达成共识。基于前人的研究结果,运用有效拉氏量方法,对f_0(980)粒子的光生过程γp→pf_0(980)进行了更深入的理论研究。探讨了两种传播子形式下得矢量介子ρ和ω交换的贡献,第一种是选择雷吉传播子,第二种是选择普通费曼传播子。第二种形式的微分散射截面理论结果与现有实验数据符合比第一种形式的结果好。基于此,计算了两种形式的总截面,两种形式给出的理论结果相差很大。另外,给出了γp→pf_0(980)→pπ+π-过程的π+π-不变质量分布的理论预言,发现π+π-不变质量分布对于f_0(980)于KˉK的耦合常数(gf_0KˉK)有很强的依赖关系,不同的gf_0KˉK给出明显不同的π+π-不变质量分布。将来相关实验数据可以验证这些理论预言,并对矢量介子传播子形式和耦合常数gf_0KˉK做出限制,加深人们对f_0(980)粒子的认识。
轻子散射实验是探索核子与原子核结构的理想工具。中国电子离子对撞机(Electron Ion Collider in China,EicC)建议书设想在已开建的强流重离子加速器装置(High Intensity heavy ion Accelerator Facility,HIAF)的基础上,升级质子束流为20 GeV的极化束流,并建造2.8~5 GeV极化电子束流,从而实现质心系能量为15~20 GeV的双极化电子-离子对撞。EicC设计的亮度为(2~4)×10^33cm^-2·s^-1,质子束流极化率达到70%,电子束流极化率达到80%。该装置除了能提供极化轻离子束流(例如:氦-3)外,也可产生非极化重离子束流(碳-12~铀-238)。EicC将聚焦核子海夸克部分子结构、原子核物质结构与性质、奇特强子态三个方面的物理研究。高亮度、高精度的对撞机有助于精确地测量核子结构函数并对核子进行三维成像,揭示强相互作用的动力学规律;原子核部分子分布包括核子短程关联以及原子核介质效应同样是该提案的重要科学目标;EicC能区接近重味夸克产生阈值,在研究重味强子谱方面拥有低背景的独特优势,有助于发现研究新的奇特强子态。质子质量起源问题也可以通过重味矢量介子的产生来研究。为了完成上述物理目标,我们将利用最先进的探测器技术建造接近全立体角覆盖的EicC对撞机谱仪。在准备EicC白皮书的过程中,我们得到世界各国专家的支持。EicC的物理与已有的实验和美国即将建设的EIC中的物理项目相互补充。EicC的建成及运行有望引领前沿的中高能核物理研究,使我国在加速器和探测器先进技术等领域实现跨越式发展,为我国核物理与强子物理以及相关科学领域提供大型综合实验平台与人才培养基地。
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