四夸克態

粒子物理學中，四夸克態是一種由四個夸克形成的假想介子，是由兩個夸克和兩個反夸克組成的。原則上，現代強相互作用理論量子色動力學允許四夸克態的存在。然而，至今為止還沒有任何確認的報道發現了四夸克態。任何關於四夸克態的發現可以證明奇異強子的存在，這是依據夸克模型分類的例外。

四個夸克半夸克組合存在很多種可能的結構方式，緊湊的四夸克態（Tetraquark），介子分子態（Meson molecule），雙夸克偶素（Diquark-onium，正夸克對與反夸克對的束縛態），強子夸克偶素（Hadro-quarkonium），夸克偶素伴隨介子（Quarkonium adjoint Meson），具體方式還需深入研究。

研究

2003 年，日本的 Belle 實驗發現一種暫時稱作 X (3872)，被列為四夸克態的候選者， 這和原先的推測相符。X 是一個暫時的名稱，表示它的性質仍需要進一步實驗來測定。後面的那個數字表示粒子的質量（用 MeV 表示）。

2004 年，費米國立加速器實驗室的 SELEX 實驗發現了 DsJ (2632)，也被列為四夸克態的候選者。

2007 年，日本的 Belle 實驗發現的 Z+(4430) 可能為四夸克態，，其最簡單的夸克結構是四夸克 cu。。

2007 年，日本 Belle 實驗室又發現了可能的四夸克態 Y (4660)。

2009 年，費米實驗室宣佈發現了暫時稱為 Y (4140) 的粒子，它也可能是四夸克態。

2010 年，兩位來自德國電子加速器的物理學家和一位來自巴基斯坦真納大學的物理學家重新分析了過去的實驗資料並宣佈，存在一種定義明確的四夸克態共振，它與 (5S) 介子（一種形式的底夸克偶素）有關。

2012 年，日本 Belle 實驗室發現 2 個新介子態 Z (10610) 和 Z (10650)，這兩個介子帶電荷，其最簡單的夸克結構是四夸克 bu。

2013 年 3 月，中國北京正負電子對撞機 BESIII 合作組發現了四夸克態粒子 Zc (3900)。一週後日本高能加速器 Belle 實驗室發現了為同一種粒子的 Z (3895)。美國的研究人員採用美國康奈爾大學 CLEO-c 實驗儲存的資料證實了 Z (3900) 和 Z (3900)。。這種介子態的四夸克結構是 cu。。

12 月，中國北京正負電子對撞機 BESIII 合作組宣佈發現了一種 Zc (3900) 新的衰變模式，並確定了其自旋 - 宇稱量子數；在兩個不同的衰變末態中發現了兩個新的共振結構，分別命名為 Zc (4020) 和 Zc (4025)，它們極有可能是 Zc (3900) 的質量較高的伴隨態；首次觀測到 X (3872) 在 Y (4260) 輻射躍遷中的產生。BESIII 的實驗結果表明 Zc (3900) 與以前發現的 X (3872)、Y (4260) 等粒子之間可能存在著實質性的關聯，應當放在統一的框架內進行理論研究，探索它們的性質。

2014 年，歐洲核子研究中心（European Organization of Nuclear Research，CERN）的大型強子對撞機底夸克物理實驗（Large Hadron Collider beauty Experiment）LHCb 合作組在高統計量（13.9 σ）的實驗資料分析中證實了 Z (4430) 的存在。

2016 年 3 月，費米實驗室 DZero 團隊（DØ experiment）的研究者發現了一種由底、奇、上、下四味不同夸克構成的四夸克粒子 X (5568)。DZero 實驗是費米實驗室萬億電子伏特加速器（Tevatron）的兩大實驗之一，Tevatron 已在 2011 年停止執行，但有關團隊仍在繼續對以前碰撞產生的數十億次事件進行分析。2015 年 7 月，研究者首次發現了 X（5568）粒子的線索。 X (5568) 衰變為 Bsπ±。 但是，在 LHCb 的資料中沒有這個粒子的證據，卻有一個更大的樣本 π 侯選。

2016 年 7 月，歐洲核子研究中心 (CERN) 的 LHCb 合作組宣佈發現四個新的可能四夸克態，命名為 X (4140)，X (4274)， X (4500) ， X (4700)，可能的結構是 cs。

2020 年，LHCb 宣佈發現一種夸克結構為 cc 的四夸克態 X (6900)。

2020 年 9 月 LHCb 合作組在 D-K+ 末態中觀測到了一個奇特的結構，他們將這個結構擬合成了兩個共振態，即 X0 (2900) 和 X1 (2900)，自旋宇稱分別是 JP=0± 和 JP=1-。這兩個共振態都包含四種完全不同的夸克組分，即 ud。這是實驗上首次發現包含四個不同夸克的奇特強子態。

2020 年 11 月份，北京正負電子對撞機（BEPC）上的北京譜儀第三期（BESIII）合作組發現了第一個帶有奇異數的隱粲四夸克態的候選者 Zcs±(3985), 推測的結構為 cs。

2021 年 3 月，LHCb 合作組發現一種夸克結構為 cc 的四夸克態 Tcc+。

2021 年 3 月，LHCb 合作組宣佈發現四個新的奇特態強子，Zcs (4000)+、Zcs (4220)+、X (4685)，X (4630)。其中 X (4685)，X (4630) 與 2016 年發現 4 種粒子結構一樣為 ccss。另外兩種 Zcs (4000)+、Zcs (4220)+ 粒子的夸克結構為 cu。

2022 年 7 月 9 日，在義大利舉行的第 41 屆國際高能物理大會（International Conference on High Energy Physics，ICHEP2022）上公佈新的發現，LHC 的 CMS（Compact Muon Solenoid）合作組發現了一個可能由四個粲夸克組成的奇特強子家族，基於 2016-2018 年 CMS 採集的所有 “質子 - 質子” 對撞資料，合作組在兩個粲夸克偶素（J/ψ，夸克成分為粲夸克 c 和反粲夸克）的不變質量譜中觀測到了一個新的粒子家族，該家族中的三個共振峰依據質量被暫時命名為 X (6600)、X (6900) 和 X (7300), 這三個粒子可能由四個同味重夸克組成。其中 X (6600) 和 X (7300) 粒子是首次被觀測到，同時，CMS 的結果確認了 LHCb 兩年前發現的 X (6900) 的存在。ATLAS（A Toroidal LHC ApparatuS）合作組發現了四粲夸克事例超出的證據。在該分析中，研究人員利用全部 Run-2 資料研究了末態為四個繆子、透過雙 J/ψ 和 J/ψ+ψ(2S) 兩個道衰變的事例。ATLAS 在雙 J/ψ 質譜中發現數據明顯超過總背景，能看到一個 X (6900) 質量峰和接近閾值處的一個寬結構。考慮干涉效應，可以擬合出質量分別位於 6.22 GeV，6.62 GeV 和 6.87 GeV 的三個共振態。另在 J/ψ+ψ(2S) 道中也看到兩個顯著的共振峰。

2022 年 7 月，LHCb 合作組發現三個新奇特態粒子：一個新型 “五夸克態” 強子和兩個互為伴隨態的新型 “四夸克態” 強子。其中，兩個 “四夸克態” 強子一個帶有兩個電荷，另一個為電中性。它們的內部結構很奇特：包含了四種不同型別的夸克成份，質量約為質子質量的 3.1 倍。夸克結構為 cu 和 cd 的新粒子。

XYZ 新強子態

對於這些新發現的含粲偶素（cc）的新強子態，研究者用、、分別命名

：中性含粲偶素強子態，除（1−−）的向量介子外
：中性含粲偶素強子態，（1−−）向量介子
：帶電含粲偶素強子態，