奇特強子

傳統的夸克模型認為介子由一個夸克和一個反夸克組成，重子由三個夸克或三個反夸克組成。然而描述夸克之間強相互作用的理論卻給出了不同答案：除了這兩種組成方式外，或許還有以其他方式組成的奇特強子，如夸克膠子混雜態、強子分子態、多夸克態、膠子球等。然而這一理論卻一直沒有得到驗證。2013年3月26日，北京正負電子對撞機/北京譜儀III（BESIII）實驗國際合作組宣布，科學家們在採集的數據中發現了一個新的共振結構，暫時命名為Zc（3900）。科學家們認為，這可能就是他們長期尋找的一種奇特強子。

基本介紹

• 中文名：奇特強子
• 發現時間：2013年3月26日
• 發現地點：中國北京
• 壽命：10-23秒內
• 衰變結果：一個帶電π粒子和一個J/ψ粒子
• 實驗人員：11個國家的近300名科學家

背景介紹

強子是一種亞原子粒子，包括重子和介子，而重子和介子是由更基本的單元夸克、反夸克和膠子組成的。傳統的夸克模型認為介子由一個夸克和一個反夸克組成，重子由三個夸克或三個反夸克組成。然而描述夸克之間強相互作用的理論卻給出了不同答案：除了這兩種組成方式外，或許還有以其他方式組成的奇特強子，如夸克膠子混雜態、強子分子態、多夸克態、膠子球等。
然而這一理論卻一直沒有得到驗證。科學家們雖然也發現了一系列新的共振結構，但由於數據的匱乏和理論的局限，尚不能確定這些粒子的屬性，也就無法確認奇特的強子是否存在。

中國科學院高能物理研究所供圖

發現證據

北京正負電子對撞機/北京譜儀III（BESIII）實驗國際合作組2013年3月26日宣布，科學家們在採集的數據中發現了一個新的共振結構，暫時命名為Zc（3900）。粲能區的粒子一般都含有粲夸克和反粲夸克，稱為粲偶素，都是中性的，不帶電荷。新發現的Zc（3900）含有粲夸克和反粲夸克且帶有和電子相同或相反的電荷，提示其中至少含有4個夸克，科學家們認為，這可能就是他們長期尋找的一種奇特強子。

重要意義

BESIII實驗國際合作組發言人、中科院高能物理研究所研究員沈肖雁表示：“尋找奇特的強子一直是北京譜儀實驗最重要的物理目標之一。這一新發現很可能為尋找和研究新型強子態開啟了一扇大門。”

來自11個國家的近300名科學家參加了BESⅢ實驗。此次發現的Zc（3900）質量比一個氦原子略大，壽命很短，在10-23秒內衰變為一個帶電π粒子和一個J/ψ粒子。這一性質與普通介子態完全不同。雖然其自旋和宇稱量子數、其他衰變和產生模式等性質仍然未知但它的發現卻為奇特強子的存在提供了有力證據，對於定量的理解強子是如何由夸克組成的、檢驗強相互作用理論具有重要意義。

BESIII實驗還在繼續。專家預計到2013年夏天，數據量將達到4倍，屆時對Zc（3900）的性質會有全面深入的了解。更重要的是，BESⅢ實驗對研究粲偶素能區的物理有獨特優勢，實驗結果可以為強相互作用理論提供重要的參考與校正點。實驗組希望以Zc（3900）的研究為突破口，全面理解2010年以來發現的一系列新的粲偶素或類粲偶素粒子，並確認奇特強子的存在。

中國科學院高能物理研究所所長王貽芳說：“相信隨著更多數據的積累，我們將會對Zc（3900）以及近幾年國際上發現的其他新粒子的性質有更深入的了解，並希望能夠確認奇特強子的存在。”