近日，北京谱仪III（BESIII）合作组在奇异偶素的实验研究中取得重要进展，首次观测到一个质量约2.3 GeV/c²的轴矢量奇异偶素粒子X(2300)。该研究成果以“Observation of an axial-vector state in the study of the decay ψ(3686) →ϕηη’ ”为题发表在《物理评论快报》（Phys. Rev. Lett. 134, 191901 (2025)）。该工作由我院粒子物理研究所张亚腾研究员带领郑州大学硕士生葛玲与河南师范大学宋娇娇博士、中国科学技术大学朱莹春副教授、鄢文标教授、彭海平教授以及高能所房双世研究员合作完成。
奇异偶素态是由奇异夸克（s）与其反夸克（s̄）构成的束缚态，与强相互作用中的色禁闭密切相关，在理解低能区非微扰量子色动力学行为方面具有重要意义。奇异夸克作为连接轻味夸克（u、d）与重味夸克（c、b）的关键桥梁，奇异夸克偶素为探索量子色动力学在微扰与非微扰过渡能区的性质提供了重要实验平台。然而，相较于其他夸克偶素研究的丰硕成果，奇异夸克偶素的研究仍存在显著不足：一方面，传统奇异偶素激发态的观测证据有限；另一方面，包含奇异偶素的奇特强子态（如混杂态、多夸克态等）的实验观测数据仍然匮乏。系统探索奇异夸克偶素不仅对完善强子谱学具有重要意义，更对检验和发展低能区量子色动力学理论有重要作用。
团队利用BESIII实验收集到的27亿ψ(3686)事例，通过对ψ(3686) →ϕηη’衰变的分波振幅分析中，首次在ϕη和ϕη’不变质量谱中发现质量约为2.3 GeV/c²的轴矢量粒子，命名为X(2300)。该粒子被认为可能是奇异偶素h1(3P)激发态或奇异四夸克态Tsss̄s̄的候选者之一。该粒子的发现对于完善奇异偶素质量谱具有重要意义。
该项研究成果是近期BESIII在奇异夸克偶素研究方向取得的重要成果之一。2024年12月，郑州大学粒子物理研究所张亚腾团队曾在J/ψ →ϕηπ0衰变研究中，首次在ϕη不变质量谱上观测到奇异夸克偶素h1(1900)。基于结合BESIII实验测量，近年来郑州大学BESIII实验团队在奇异偶素研究方向进行了系统的研究，并取得了突破性进展，显著提升了我院BESIII实验团队的影响力。
本研究成果得到科技部重点研发计划、国家自然科学基金委、中国科学院等的资助与支持。
论文链接: https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.134.191901
h1(1900)论文链接:https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevD.110.112014
