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。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,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
夸克模型的定义所不允许的。
简介
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,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实验室又发现了可能的四夸克态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Quaid-i-Azam大学(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实验室发现2个新介子态Zb+(10610)和Zb+(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Zc±(3900)和Zc0(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,西欧核子中心(CERN)的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,西欧核子中心(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)。
介子
介子是
自旋为整数、
重子数为零的
强子,参与
强相互作用。介子属于
强子类。它是比电子重的带电或不带电的粒子。
自旋为0的介子,在量子场论中是用标量波函数描述,根据其宇称为-1或+1分别称为赝标介子和标量介子。自旋为1的介子,在量子场论中是用矢量波函数描述,根据其宇称为-1或+1分别称为矢量介子或轴矢介子。根据其内部量子数,已发现的介子可分为非奇异介子(π、ρ、J/ψ等)、奇异介子(K、Q、K等)、粲-非奇异介子(D)、粲-奇异介子(F)、底-非奇异介子(B)等。
五夸克态
五夸克粒子是一种
次原子粒子,属于
奇异强子。五夸克粒子有五个
夸克。更详细地说,是四个夸克和一个
反夸克(表示他的
重子数为1)。虽然物理学者预言五夸克粒子存在已很多年了,五夸克态显然很不容易被发现。有些物理学者甚至提议,某种未知自然定律阻止五夸克粒子的出现。
2000年代,曾经有几个实验报告发现五夸克态的存在,但对于这些实验所获得的数据做重新分析,再加上对于后来完成的实验做分析,所得到的结论是,这些先前得到的结果都是统计效应,而不是真实的共振。2015年7月13日,
欧洲核子研究组织的LHCb实验团队报告,在底Λ粒子(Λ0b)的衰变反应中,发现了五夸克态,但这结果尚未经过同行评议。
在粒子物理学实验室之外,五夸克粒子也可以在
超新星形成
中子星的过程中自然制成。对于五夸克粒子的研究或许可以帮助洞悉这些恒星怎样形成,也可以让物理学者更加了解强相对作用。