欧洲核子研究中心大型强子对撞机上底夸克实验（LHCb）近期在奇特强子态的研究中取得新进展，发现了一种新的电中性隐粲奇异四夸克态存在的迹象，相关结果发表于《物理评论快报》【Physical Review Letter 131 (2023) 131901】。该成果由北京大学和清华大学LHCb实验组联合主导完成。

量子色动力学是描述强相互作用的基本理论，在高能区呈现渐进自由的特性，可以通过微扰展开计算，得到了很好的实验验证。量子色动力学在低能区的非微扰性质和强相互作用的色禁闭特性是当前粒子物理学重要的前沿问题，有待人类揭开其神秘的面纱。强子态是强相互作用的束缚态，研究其性质是理解强相互作用的重要手段。四夸克态是奇特强子态的一种，相比于价夸克仅包含一对正反夸克或三个夸克的普通强子态，它们具有更丰富的内部结构，对于理解量子色动力学低能区的非微扰性质具有重要意义。LHCb探测器是为研究重味强子——包含底夸克或粲夸克的强子——而设计的，主要物理目标是通过精确测量重味强子的性质，精确检验粒子物理标准模型并寻找新物理。优秀的重味强子探测能力使得LHCb实验在重味奇特强子态的研究中取得了丰硕的成果。在强子谱学研究中，迄今为止LHCb实验已发现23个新奇特强子态，其中包括2015年首次发现的五夸克态，2020年首次发现的全粲四夸克态等。

隐粲奇异四夸克态是价夸克中包含一对正反粲夸克

一个反奇异夸克

和一个轻夸克

或

的奇特强子态。此前，北京大学和清华大学LHCb实验组在底介子衰变

的分析中联合主导发现了两个隐粲奇异四夸克态

和

它们衰变为

和

介子，夸克组分为

随后，研究人员又着手寻找这两个隐粲奇异四夸克态的同位旋伙伴，即夸克组分通过同位旋对称变换为

的粒子。对之前所用衰变道作同位旋变换得到的衰变道为

通过对这两个衰变道的联合研究，研究人员在

不变质量谱中发现了隐粲奇异四夸克态

存在的迹象（如图中红色阴影区所示），并测量了其质量和自然宽度。在不假设

和

互为同位旋伙伴的条件下，该发现的显著性水平为四倍标准差；在它们互为同位旋伙伴的假设下，显著性水平超过五倍标准差。该研究结果有助于构建奇特强子的多重态结构，更好地理解强相互作用。技术物理系2019级博士生沈志宏在该项研究起到了主要作用并撰写了期刊论文。

图：J\/ψK_S^0不变质量谱，其中红色阴影区为隐粲奇异四夸克态T_ψs1^θ (4000)^0的贡献。

北京大学LHCb实验团队现有四名教师（高原宁教授、杨振伟教授、张艳席助理教授、安刘攀助理教授）、5名博士后和19名博士生。团队目前开展的物理课题主要包括重味强子的产生机制、强子谱学、CP破坏和新物理寻找等。

LHCb实验计划于2026年对探测器进行部分升级，2033年对整体作全新的升级。北京大学LHCb实验团队正在联合国内单位，与欧洲核子研究中心共同开展基于新型无机闪烁光纤技术的新型电磁量能器研发。新探测技术的研发和探测器升级改造预期将大幅提升LHCb实验的探测能力、拓展研究领域，为未来在相关物理研究中取得突破打下坚实的基础。

相关链接：
[1]https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.127.082001

[2]https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.131901

--北京大学