Relativistic baryon spectroscopy and electromagnetic properties

ستاری, فرهاد and اصلان¬زاده, مهدی (2018) Relativistic baryon spectroscopy and electromagnetic properties. University of Mohaghegh Ardabili, University of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text
طرح پژوهشی-دکتر فررهاد ستاری.pdf

Download (1MB)
Official URL:


The spectroscopy of light and strange baryons and elastic electromagnetic form factors of nucleon have been studied through a simple semi-relativistic quark model. Assuming a dominant SU(6)-invariant spectrum in the nonrelativistic hypercentral Constituent Quark Model which led to the apparent success in describing the mass spectra and other observables motivates us to introduce a spin-independent relativistic description to approximate the problem and then deal the SU(6)-breaking interactions perturbatively. Hence, the present model contains a main SU(6)-invariant part accounting for the average multiplet energies, and a perturbative SU(6)-breaking interaction for the splitting within the multiplets. Such structure is also inspired by Lattice QCD calculations [10,11]. Therefore, first we switch off spin and isospin degrees of freedom for SU(6)-invariant part of the spectrum, and treated the baryons as a spin-independent three-body bound system and proposed a so-called semi-relativistic quark-model for baryons on the basis of the spin-independent three-particle Klein–Gordon equation (relativistic Schrödinger equation). The exact analytical formulas for energy levels and wave functions have been obtained which can be used for a parametric analysis of the problem. Then, to obtain exact energy spectra, we used the generalized Gürsey-Radicati formula as a spin-flavour SU(6) symmetry breaking mechanism. So, we took into account the effects of the spin, isospin and flavor dependent interactions (and treated as perturbation) to describe the spectrum of baryons. Then, the eigenfunctions of the three-body problem have been used in order to calculate the electromagnetic elastic form factors and charge radii of nucleon. We compared the evaluated observables with experimental data and it has been shown that the present model provides a fairly good description of the observed resonances. This paper is organized as follows. In section 2, we presented our spin-independent semi-relativistic quark model and derived the three body Klein–Gordon equation with scalar linear and vector Coulombic-like potentials and obtained simple analytical formulas for energy levels and the hyperradial wave functions. In Section 3 we applied the well-known Gürsey-Radicati formula to reproduce the detailed structure of the mass spectra of baryons. In Sect. 4, we used the wave-functions to calculate the nucleonic electromagnetic form factors and charge radii and presented our model predictions in comparison with various experimental data and in section 4 a conclusion has been provided.

Item Type: Other
Persian Title: طیف جرمی نسبیتی باریون¬ها و ویژگی¬های الکترومغناطیسی
Persian Abstract: به دلیل اهمیت حل تحلیلی در مدل‌های کوارک سازنده و نیز به دلیل اهمیت تأثیرات نسبیتی دینامیک کوارک‌ها در بررسی ساختار داخلی باریون‌ها، در این پژوهش سعی کرده¬ایم که به مدل‌سازی دقیق‌تری از دینامیک کوارک‌ها در داخل باریون دست بیابیم و نیز نسبیت را در دینامیک مسئله لحاظ کرده و در یک حل تحلیلی به مطالعه ساختار باریونی بپردازیم. در این تحقیق با ارائه یک رهیافت نیمه نسبیتی مشکل حل تحلیلی مسئله را مرتفع کرده‌ایم؛ به این صورت که بر اساس مدل کوارک سازنده فوق مرکزی ابتدا باریون‌ها را به‌عنوان یک سیستم مقید سه-جسمی، بدون اسپین، در نظر گرفته و معادله کلاین-گوردون سه-جسمی را حل می‌کنیم و سپس اثرات برهم‌کنش‌های وابسته به اسپین و ایزو اسپین را به‌صورت اختلالی وارد مسئله می‌کنیم. معادله کلاین-گوردون سه جسمی را با در نظر گرفتن پتانسیل‌های اسکالر و برداری متفاوت به ازای پتانسیل اسکالر خطی و برداری کولنی به‌صورت تحلیلی حل کرده‌ایم. در نهایت، با استفاده از ویژه انرژی‌ها و ویژه توابع به‌دست‌آمده از حل‌های ارائه‌شده، به ارزیابی مشاهده‌پذیرهای مختلفی از جمله: طیف جرمی باریون‌ها در حالت پایه و حالت‌های برانگیخته (رزونانس‌های باریونی)، فرم فاکتورهای الکتریکی و مغناطیسی، گشتاورهای مغناطیسی و شعاع‌های باری نوکلئون پرداخته‌ایم. مقادیر نظری با داده‌های آزمایشگاهی و نتایج مدل‌های دیگر مقایسه شده‌ و در هر مورد بهبود نتایج به‌دست‌آمده نشان داده شده ‌است. پیشنهادهای مفید و مناسبی نیز برای علاقه¬مندان به پیگیری موضوع موردمطالعه ارائه شده است.
Subjects: Research Projects
Divisions: Subjects > Faculty of Basic Sciences > Department of Physics
Faculty of Basic Sciences > Department of Physics
Date Deposited: 30 Jun 2019 09:49
Last Modified: 30 Jun 2019 09:49

Actions (login required)

View Item View Item