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北京譜儀III實驗首次發現含奇異誇克的隱粲四誇克候選態Zcs(3985)
2021-03-12|文章来源: |【
 

  3月11日,《物理评论快报》(Physics Review Letters)发表了北京正负电子对撞机上北京谱仪(BESIII)实验新发现的首个含奇异夸克的隐粲四夸克候选态Zcs(3985)的成果[Phys. Rev. Lett. 126, 102001 (2021)]。相关研究成果论文被PRL选为当期”Feature in Physics”和编辑推荐文章,并在美国物理学会网站上以” New Tetraquark Spotted in Electron-Positron Collisions”为题报道。这是国际上首次发现含有奇异夸克的隐粲四夸克候选态Zcs信号。该成果在arXiv预印本网站发表不久后便引发了30多次相关研究工作的引用。 

  实验团队通过分析BESIII实验2020年新采集的46.8亿电子伏特(4.68 GeV)对撞能量的数据,在含有奇异夸克的粲介子衰变末态中发现了全新的四夸克候选态Zcs(3985)的信号,质量约为39.8亿电子伏特,相当于质子质量的4倍还多,其带有1个单位电荷,且衰变到1个中性粲介子(夸克成份)和1個帶電且含奇異誇克(s)的粲介子(誇克成份),所以它必然包含至少四個誇克成份 

  與傳統三誇克重子或兩誇克介子相比,包含有更多價誇克組分的強子通常稱爲奇特強子態。對奇特強子態的研究爲科研人員提供了一個獨特的視角來深入理解量子色動力學理論中的非微擾效應及色禁閉機制。含奇異誇克的隱粲四誇克候選態Zcs的存在已經被很多理論模型所預言,然而在此之前實驗上還從沒有觀測到。 

  北京正负电子对撞机在2020年实现了能量升级后的正式运行,在4.6-4.7 GeV能量范围内积累了总亮度约3.8 fb^-1的实验数据,为将来高精度研究粲重子和类粲偶素能谱提供了重要数据。Zcs(3985)正是在其中4.68 GeV的质心系能量上发现的。实验团队在分析反應過程中,在的質量阈值附近發現一個清楚的增強結構(見圖)。細致研究表明,該增強結構無法用任何已知的傳統粲介子激發態來解釋,但可以通過引入一個新的奇特態來描述,與實驗數據吻合的非常好,並測量得到了約127個 信號事例,全局意義上信號顯著性達到了5.3個標准偏差。因爲Zcs(3985)帶有1個單位電荷,可以強耦合到末態,所以其內部結構至少含有四個誇克,被認爲是早先預言存在的含有奇異誇克的隱粲四誇克態Zcs的首個候選者。

  正如2020年出版的BESIII实验白皮书中所建议的,北京正负电子对撞机在连续注入模式的亮度升级和最高对撞能量升级后的重要物理目标之一就是的寻找和测量。得益于加速器升级计划的顺利实施,才使得发现Zcs这一重要成果成为可能。Zcs(3985)的发现将加深对量子色动力学理论中非微扰效应的理解,这一发现对认识强物质微观结构具有里程碑的意义。未来,期望BESIII实验在4.68 GeV附近获取更大统计量的数据,这将对进一步理解Zcs的产生机制,测量其自旋宇称量子数,寻找中性Zcs同伴及更重的高激发伴随态都有重要意义。  

  更多信息: 

  在线发表文章链接: https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.126.102001 

  美国物理学会网站报道: https://physics.aps.org/articles/v14/s33 

  INSPIRE数据库: https://inspirehep.net/literature/1830518

示意圖

增強結構示意圖


 
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