四夸克态

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,是由两个夸克和两个反夸克组成的。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，至今为止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，这是依据夸克模型分类的例外。

四个夸克半夸克组合存在很多种可能的结构方式，紧凑的四夸克态（Tetraquark），介子分子态（Meson molecule），双夸克偶素（Diquark-onium，正夸克对与反夸克对的束缚态），强子夸克偶素（Hadro-quarkonium），夸克偶素伴随介子（Quarkonium adjoint Meson），具体方式还需深入研究。

研究

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，^[1]这和原先的推测相符。^[2]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D_sJ(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。^[3]。

2007年，日本Belle实验室又发现了可能的四夸克态Y(4660)。^[4]

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。^[5]

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真纳大学（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。^[6]^[7]

2012年，日本Belle实验室发现2个新介子态Z⁺_b(10610)和Z⁺_b(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Z_c(3900)^[8]^[9]。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)^[10]。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Z^±_c(3900)和Z⁰_c(3900)。^[11]。这种介子态的四夸克结构是ccud。 ^[12] ^[13]。 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Z_c(4020)和Z_c(4025)，它们极有可能是Z_c(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Z_c(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。^[14]

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B_sπ^±。^[15]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。 ^[16]

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)，可能的结构是ccss。^[17]^[18]^[19]

2020年, LHCb宣布发现一种夸克结构为 cccc 的四夸克态 X(6900)。^[20]^[21]

2021年3月，LHCb发现一种夸克结构为 ccud 的四夸克态T cc +。

XYZ新强子态

对于这些新发现的含粲偶素（cc）的新强子态，研究者用 ${X}$ 、 ${Y}$ 、 ${Z}$ 分别命名

${X}$ ：中性含粲偶素强子态，除（1⁻⁻）的矢量介子外
${Y}$ ：中性含粲偶素强子态，（1⁻⁻）矢量介子
${Z}$ ：带电含粲偶素强子态，

参见

参考文献

↑ D. Harris. The charming case of X(3872). Symmetry Magazine. 2008-04-13 [2009-12-17].
↑ L. Maiani, F. Piccinini, V. Riquer and A.D. Polosa. Diquark-antidiquarks with hidden or open charm and the nature of X(3872). Physical Review D. 2005, 71: 014028. Bibcode:2005PhRvD..71a4028M. arXiv:hep-ph/0412098 . doi:10.1103/PhysRevD.71.014028.
↑ G. Cotugno, R. Faccini, A.D. Polosa and C. Sabelli. Charmed Baryonium. 物理评论快报. 2010, 104 (13): 132005. Bibcode:2010PhRvL.104m2005C. doi:10.1103/PhysRevLett.104.132005.
↑ Observation of a resonance-like structure in the pi^+- psi' mass distribution in exclusive B-->K pi^+- psi' decays arXiv. [2015-08-27].
↑ 存档副本. [2012-07-19].
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↑ A. Ali, C. Hambrock, M.J. Aslam. Tetraquark Interpretation of the BELLE Data on the Anomalous Υ(1S)π+π- and Υ(2S)π+π- Production near the Υ(5S) Resonance. 物理评论快报. 2010, 104 (16): 162001. Bibcode:2010PhRvL.104p2001A. doi:10.1103/PhysRevLett.104.162001.
↑ Observation of a Charged Charmoniumlike Structure in e+e-→π+π-J/ψ at √s=4.26 GeV Physical Review Letters
↑ Quark quartet opens fresh vista on matter nature. [2015-08-27].
↑ Study of e+e-→π+π-J/ψ and Observation of a Charged Charmoniumlike State at Belle Physical Review Letters
↑ T. Xiao, S. Dobbs, A. Tomaradze, Kamal K. Seth. Observation of the charged hadron Z^±_c(3900) and evidence for the neutral Z⁰_c(3900) in e+e-→π+π-J/ψ at √s=4170 MeV Physics Letters B. [2015-08-27].
↑ Physics - New Particle Hints at Four-Quark Matter. Physics.aps.org. 2013-06-17 [2014-04-12].
↑ Eric Swanson. Viewpoint: New Particle Hints at Four-Quark Matter. Physics. 2013, 69 (6). Bibcode:2013PhyOJ...6...69S. doi:10.1103/Physics.6.69.
↑ LHCb collaboration. Observation of the resonant character of the Z(4430)− state. 2014. arXiv:1404.1903v1 .
↑ Abazov, V. M. Observation of a new B⁰_sπ^± state. 25 Feb 2016. arXiv:1602.07588 . 已忽略未知参数|collaboration= (帮助)
↑ 存档副本 (PDF). [2016-03-13].
↑ Announcement by LHCb. [2016-03-13].
↑ R. Aaij; et al. Observation of J/ψφ structures consistent with exotic states from amplitude analysis of B⁺→J/ψφK⁺ decays. 2016. arXiv:1606.07895  [hep-ex]. 已忽略未知参数|collaboration= (帮助)
↑ R. Aaij; et al. Amplitude analysis of B⁺→J/ψφK⁺ decays. 2016. arXiv:1606.07898  [hep-ex]. 已忽略未知参数|collaboration= (帮助)
↑ R. Aaij; et al. Observation of structure in the J/ψ-pair mass spectrum. 2020. arXiv:2006.16957 . 已忽略未知参数|collaboration= (帮助)
↑ Observation of a four-charm-quark tetraquark.. LHCb - Large Hadron Collider beauty experiment. CERN. 2020-07-01 [2020-07-12].

外部链接

The Belle experiment
- Belle press release

[1] D. Harris. The charming case of X(3872). Symmetry Magazine. 2008-04-13 [2009-12-17].

[2] L. Maiani, F. Piccinini, V. Riquer and A.D. Polosa. Diquark-antidiquarks with hidden or open charm and the nature of X(3872). Physical Review D. 2005, 71: 014028. Bibcode:2005PhRvD..71a4028M. arXiv:hep-ph/0412098 . doi:10.1103/PhysRevD.71.014028.

[3] G. Cotugno, R. Faccini, A.D. Polosa and C. Sabelli. Charmed Baryonium. 物理评论快报. 2010, 104 (13): 132005. Bibcode:2010PhRvL.104m2005C. doi:10.1103/PhysRevLett.104.132005.

[arXiv1-4] Observation of a resonance-like structure in the pi^+- psi' mass distribution in exclusive B-->K pi^+- psi' decays arXiv. [2015-08-27].

[monkeywrench-5] 存档副本. [2012-07-19].

[physicsworld-6] 存档副本. [2012-07-19].

[7] A. Ali, C. Hambrock, M.J. Aslam. Tetraquark Interpretation of the BELLE Data on the Anomalous Υ(1S)π+π- and Υ(2S)π+π- Production near the Υ(5S) Resonance. 物理评论快报. 2010, 104 (16): 162001. Bibcode:2010PhRvL.104p2001A. doi:10.1103/PhysRevLett.104.162001.

[BESIII-8] Observation of a Charged Charmoniumlike Structure in e+e-→π+π-J/ψ at √s=4.26 GeV Physical Review Letters

[nature-9] Quark quartet opens fresh vista on matter nature. [2015-08-27].

[Belle-10] Study of e+e-→π+π-J/ψ and Observation of a Charged Charmoniumlike State at Belle Physical Review Letters

[CLEO-11] T. Xiao, S. Dobbs, A. Tomaradze, Kamal K. Seth. Observation of the charged hadron Z^±_c(3900) and evidence for the neutral Z⁰_c(3900) in e+e-→π+π-J/ψ at √s=4170 MeV Physics Letters B. [2015-08-27].

[American_Physical_Society-12] Physics - New Particle Hints at Four-Quark Matter. Physics.aps.org. 2013-06-17 [2014-04-12].

[13] Eric Swanson. Viewpoint: New Particle Hints at Four-Quark Matter. Physics. 2013, 69 (6). Bibcode:2013PhyOJ...6...69S. doi:10.1103/Physics.6.69.

[LHCb-14] LHCb collaboration. Observation of the resonant character of the Z(4430)− state. 2014. arXiv:1404.1903v1 .

[15] Abazov, V. M. Observation of a new B⁰_sπ^± state. 25 Feb 2016. arXiv:1602.07588 . 已忽略未知参数|collaboration= (帮助)

[16] 存档副本 (PDF). [2016-03-13].

[17] Announcement by LHCb. [2016-03-13].

[18] R. Aaij; et al. Observation of J/ψφ structures consistent with exotic states from amplitude analysis of B⁺→J/ψφK⁺ decays. 2016. arXiv:1606.07895  [hep-ex]. 已忽略未知参数|collaboration= (帮助)

[19] R. Aaij; et al. Amplitude analysis of B⁺→J/ψφK⁺ decays. 2016. arXiv:1606.07898  [hep-ex]. 已忽略未知参数|collaboration= (帮助)

[20] R. Aaij; et al. Observation of structure in the J/ψ-pair mass spectrum. 2020. arXiv:2006.16957 . 已忽略未知参数|collaboration= (帮助)

[21] Observation of a four-charm-quark tetraquark.. LHCb - Large Hadron Collider beauty experiment. CERN. 2020-07-01 [2020-07-12].

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