2023年3月23日，《物理评论快报》(Physical Review Letters) 正式发表了稀有同位素前沿科学中心、核科学与技术学院李培荣教授联合中国科学院大学粒子物理实验团队在北京谱仪III实验上主导完成的对显粲三体过程的产生截面测量工作。在截面线形分布上观测到了三个类粲偶素态，分别位于4.21 GeV, 4.47 GeV 和4.68 GeV，且宽度都大于50 MeV。这些类粲偶素态作为奇特强子态的候选者，与夸克模型预言的粲偶素有明显的区别。我校2018级本科生许昭燊同学在李培荣教授的指导下主导完成了此项工作。

       研究介子和重子以外的奇特强子态作为强子物理学中的重要课题，对检验非微扰QCD理论和理解色禁闭机制具有重要意义。粲偶素是由一对cc夸克构成的介子系统，是夸克模型预言且被大量实验证实了的。同时，实验上也观测到了很多与预言不符的强子态，这些强子态被称为类粲偶素态。世界上不同的对撞实验报道了一系列矢量类粲偶素态（也被称为粒子），诸如, 和等。理论上提出了各种模型，包括四夸克态、混杂介子态、强子分子态、强子-粲偶素态、矢量粲偶素态和阈值效应等，然而仍未有一种普适的理论可以完全解释实验上的观测结果。目前除了以外，几乎所有的矢量类粲偶素态都是在正负电子湮灭衰变到隐粲过程中发现，因此在实验上通过显粲过程寻找研究粲偶素态对于确定其性质具有重要意义。

图：北京谱仪III实验上观测到三个类粲偶素态。

       团队基于北京谱仪III实验在质心系能量为4.19 GeV至4.95 GeV内共86个能量点处采集的数据样本，利用部分重建以及联合拟合处理两类标记样本的分析策略，首次对显粲过程及其电荷共轭过程的产生截面进行测量，在截面线形分布中的4.21 GeV, 4.47 GeV 和4.68 GeV的位置观测到了三个增强结构，利用Breit-Wigner函数提取其相应的共振态参数为：

       由于这些共振态是由正负电子湮灭产生的，故其自旋宇称量子数可确定为 。这是首次在这一显粲过程中对态进行观测。联合过程中电子分宽度的测量结果，目前实验上测得总电子分宽度将大于格点QCD基于混杂态模型的计算结果。尽管实验在态的寻找和测量上取得了一定进展，但距离理解和确定各类奇特强子态和传统介子的内部结构仍有很长的路要走。未来团队将会对不同的显粲和隐粲过程进行更深入的振幅分析，进一步加深对类粲偶素态的理解。

       上述工作得到了国家自然科学基金委重点项目，科技部重点研发计划，兰州大学中央高校基本科研业务费优秀青年支持计划的支持。

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       《物理评论快报》在线发表链接：https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.130.121901