四夸克态

粒子物理学中，四夸克态是一种由四个夸克形成的假想介子,是由两个夸克和两个反夸克组成的。原则上，现代强相互作用理论量子色动力学允许四夸克态的存在。然而，至今为止还没有任何确认的报道发现了四夸克态。任何关于四夸克态的发现可以证明奇异强子的存在，这是依据夸克模型分类的例外。 四个夸克半夸克组合存在很多种可能的结构方式，紧凑的四夸克态（Tetraquark），介子分子态（Meson molecule），双夸克偶素（Diquark-onium，正夸克对与反夸克对的束缚态），强子夸克偶素（Hadro-quarkonium），夸克偶素伴随介子（Quarkonium adjoint Meson），具体方式还需深入研究。 2003年，日本的Belle实验发现一种暂时称作X(3872)，被列为四夸克态的候选者， 这和原先的推测相符。X是一个暂时的名称，表示它的性质仍需要进一步实验来测定。后面的那个数字表示粒子的质量（用MeV表示）。 2004年，费米国立加速器实验室的SELEX实验发现了DsJ(2632)，也被列为四夸克态的候选者。 2007年，日本的Belle实验发现的Z+(4430)可能为四夸克态，，其最简单的夸克结构是四夸克ccud。。 2007年，日本Belle实验室又發現了可能的四夸克態Y(4660)。 2009年，费米实验室宣布发现了暂时称为Y(4140)的粒子，它也可能是四夸克态。 2010年，两位来自德国电子加速器的物理学家和一位来自巴基斯坦真納大學（乌尔都语：جامعہ قائداعظم‬‎‎）的物理学家重新分析了过去的实验数据并宣布，存在一种定义明确的四夸克态共振，它与 ϒ (5S)介子（一种形式的底夸克偶素）有关。 2012年，日本Belle實驗室发现2个新介子态Z+ b(10610)和Z+ b(10650)，这两个介子带电荷，其最简单的夸克结构是四夸克bbud。 2013年3月，中国北京正负电子对撞机BESIII合作组发现了四夸克态粒子Zc(3900)。一周后日本高能加速器Belle实验室发现了为同一种粒子的Z(3895)。美国的研究人员采用美国康奈尔大学CLEO-c实验保存的数据证实了Z± c(3900)和Z0 c(3900)。。这种介子态的四夸克结构是ccud。 。 12月，中国北京正负电子对撞机BESIII合作组宣布发现了一种Zc(3900) 新的衰变模式，并确定了其自旋-宇称量子数；在两个不同的衰变末态中发现了两个新的共振结构，分别命名为Zc(4020)和Zc(4025)，它们极有可能是Zc(3900)的质量较高的伴随态；首次观测到X(3872)在Y(4260)辐射跃迁中的产生。BESIII的实验结果表明Zc(3900)与以前发现的X(3872)、Y(4260)等粒子之间可能存在着实质性的关联，应当放在统一的框架内进行理论研究，探索它们的性质。 2014年，欧洲核子研究中心（European Organization of Nuclear Research，CERN）的大型强子对撞机底夸克物理实验（Large Hadron Collider beauty Experiment）LHCb合作组在高统计量（13.9 σ）的实验数据分析中证实了Z(4430)的存在。 2016年3月，费米实验室DZero团队（DØ experiment）的研究者发现了一种由底、奇、上、下四味不同夸克构成的四夸克粒子X(5568)。DZero实验是费米实验室万亿电子伏特加速器（Tevatron）的两大实验之一，Tevatron已在2011年停止运行，但有关团队仍在继续对以前碰撞产生的数十亿次事件进行分析。2015年7月，研究者首次发现了X（5568）粒子的线索。 X(5568)衰变为Bsπ±。 但是，在LHCb的数据中没有这个粒子的证据，却有一个更大的样本 B0 sπ±侯选。 2016年7月，欧洲核子研究中心(CERN)的LHCb合作组宣布发现四个新的可能四夸克态，命名为X(4140)，X(4274)， X(4500) ， X(4700)，可能的结构是ccss。 2020年, LHCb宣布发现一种夸克结构为cccc的四夸克态 X(6900)。 2020年9月LHCb合作组在D*-K*+末态中观测到了一个奇特的结构，他们将这个结构拟合成了两个共振态，即X0(2900)和X1(2900)，自旋宇称分别是JP=0±和JP=1-。这两个共振态都包含四种完全不同的夸克组分，即csud。这是实验上首次发现包含四个不同夸克的奇特强子态。 2020年11月份，北京正负电子对撞机（BEPC）上的北京谱仪第三期（BESIII）合作组发现了第一个带有奇异数的隐粲四夸克态的候选者Zcs±(3985),推测的结构为 ccsu。 2021年3月，LHCb合作组發現一種夸克結構為ccud的四夸克態Tcc+。 2021年3月，LHCb合作组宣布发现四个新的奇特态强子，Zcs(4000)+、Zcs(4220)+、X(4685)，X(4630)。其中X(4685)，X(4630)与2016年发现4种粒子结构一样为ccss。另外两种Zcs(4000)+、Zcs(4220)+粒子的夸克结构为 ccus。 2022年7月9日，在意大利举行的第41届国际高能物理大会（International Conference on High Energy Physics，ICHEP2022）上公布新的发现，LHC的CMS（Compact Muon Solenoid）合作组发现了一个可能由四个粲夸克组成的奇特强子家族，基于2016-2018年CMS采集的所有“质子-质子”对撞数据，合作组在两个粲夸克偶素（J/ψ，夸克成分为粲夸克c和反粲夸克）的不变质量谱中观测到了一个新的粒子家族，该家族中的三个共振峰依据质量被暂时命名为X(6600)、X(6900)和X(7300),这三个粒子可能由四个同味重夸克组成。其中X(6600)和X(7300)粒子是首次被观测到，同时，CMS的结果确认了LHCb两年前发现的X(6900)的存在。ATLAS（A Toroidal LHC ApparatuS）合作组发现了四粲夸克事例超出的证据。在该分析中，研究人员利用全部Run-2数据研究了末态为四个缪子、通过双J/ψ和J/ψ+ψ(2S)两个道衰变的事例。ATLAS在双J/ψ质谱中发现数据明显超过总背景，能看到一个X(6900)质量峰和接近阈值处的一个宽结构。考虑干涉效应，可以拟合出质量分别位于6.22 GeV，6.62 GeV和6.87 GeV的三个共振态。另在J/ψ+ψ(2S)道中也看到两个显著的共振峰。 2022年7月，LHCb合作组发现三个新奇特态粒子：一个新型“五夸克态”强子和两个互为伴随态的新型“四夸克态”强子。其中，两个“四夸克态”强子一个带有两个电荷，另一个为电中性。它们的内部结构很奇特：包含了四种不同类型的夸克成份，质量约为质子质量的3.1倍。夸克結構為 csud 和 csud的新粒子。 对于这些新发现的含粲偶素（cc）的新强子態，研究者用 X {\displaystyle {X}} 、 Y {\displaystyle {Y}} 、 Z {\displaystyle {Z}} 分別命名 X {\displaystyle {X}} ：中性含粲偶素强子態，除（1−−）的矢量介子外 Y {\displaystyle {Y}} ：中性含粲偶素强子態，（1−−）矢量介子 Z {\displaystyle {Z}} ：带电含粲偶素强子態， 五夸克态 强子 色禁闭 D. 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