强子是由夸克和胶子通过强相互作用组成的复合粒子,也是目前人类能够从实验上观测到的具有内部结构的最小单元。强子性质的研究是中高能核物理和粒子物理共同关心的前沿热点之一,对于全面理解量子色动力学的低能行为、精确检验粒子物理标准模型、寻找新物理、了解物质质量起源以及宇宙天体演化都具有重要的科学意义,目前国际上有许多大科学装置都开展了强子性质的研究。
根据描述强相互作用的基本理论——量子色动力学,强子可以分为:由一对正反夸克组成的介子、由三个夸克组成的重子、由多个夸克组成的多夸克态、由胶子组成的胶球、由夸克和胶子组成的混杂态、以及由强子、强子组成的强子分子态,如图1所示。
图1.不同内部结构的强子
X(4140)是CDF合作组于2008年发现的新粒子,随后得到其它实验组的确认。由于不同实验组给出的该粒子的衰变宽度有较大差别,给解释其内部结构造成了困扰。此外,Pcs(4450)作为目前发现的唯一含奇异数的五夸克态,对于丰富人们对强子家族的认识具有重要意义。近日我院强子物理课题组提出在衰变过程中寻找X(4140)、X(4160)和Pcs(4459),预言了相关的不变质量分布(如图2所示),为实验上进一步开展相关研究提供了理论支撑。
图2.质量谱上预言的X(4140),X(4160),和Pcs(4459)信号
本工作发表在国际权威期刊Physical Review D上(审稿人推荐直接发表),我院粒子物理与原子核物理专业硕士研究生刘文颖同学为论文第一作者,王恩副教授和李德民教授为论文的共同通讯作者。该工作得到了河南省高等学校重点科研项目、郑州大学青年教师基础研究培育基金等项目的支持。
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https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.103.034019