近日，BESIII合作组首次确定了奇特强子态X(3872)的共振态形状，为理解其本质结构提供了重要依据。该研究成果于2024年4月12日在线发表在《物理评论快报》[Phys.Rev.Lett.132,151903]上。
2003年，科学家在Belle实验上研究B介子衰变时偶然发现在π+π–J/ψ质量谱上有一个非常窄的能量峰，这个结构对应含有一对正反粲夸克的一种新粒子，它的性质与人们熟知的粲夸克偶素性质截然不同，因此被认为有可能是理论家预言的奇特强子态，即不同于重子和介子的新一类强子。自此，对奇特强子态的研究引起了粒子物理学界极大的兴趣，国际上CDF、D0、BaBar、LHCb、BESIII等实验都证实了X(3872)的存在，但它的本质是什么，一直缺乏足够的证据来确定。2013年，BESIII实验发现了带电荷的Zc(3900)，因为其含有一对正反粲夸克且带有电荷，提示它至少由四个夸克组成，因而成为首个确定的多夸克态，在国际上引发了实验和理论研究的热潮。
为深入理解X(3872)的结构，BESIII实验上开展了一系列研究，尤其是对它的共振态形状(line shape)的研究。由于X(3872)的质量正好位于粲介子对
的产生阈值处，它的各个衰变过程之间有很强的耦合效应，所以很难通过单一过程正确地提取其各项参数信息。最近，BESIII合作组对它的两个主要衰变过程
和π+π–J/ψ进行了联合分析，克服了耦合效应难以分析的困难，首次得到了完整的共振态形状（图1）。研究结果表明在X(3872)的波函数中分子态占主导地位，但同时存在紧致的短程内核。这项研究对理解X(3872)粒子的结构具有重要的意义。
这项研究由实验物理中心博士研究生马俊力、博士后杜蒙川在苑长征研究员和南开大学殷俊昊副教授指导下共同完成，北京谱仪III探测器维护和离线软件团队、北京正负电子对撞机的加速器运行维护团队为数据采集和分析做出了重要贡献。
(a) 
和 (b) π+π–J/ψ道的拟合结果. (c) X(3872)的线形.
URL: https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.132.151903
DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.151903
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