最新研究确定Zc(3900)的自旋和宇称量子数

8月16日，北京谱仪III（BESIII）实验国际合作组关于Zc(3900)的自旋和宇称量子数测量的文章发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上，并被《物理》（Physics）杂志编辑作为特色研究论文推介。在这篇题为“完善四夸克态档案”（Filling in a Tetraquark’s Profile）的推介文章中，编辑写道：“对正负电子对撞数据的分析确定了含四夸克粒子的自旋和宇称。”

近几年来，物理学家相继发现了几个粒子，最好的解释是它们含有四个夸克，而不是通常由两个或三个夸克组成的强子。Zc(3900)粒子是最早发现的“四夸克态”强子之一，其质量为3900 MeV/c2（Phys. Rev. Lett. 110, 252001 (2013)）。尽管Zc(3900)粒子似乎由两个粲夸克加上一个上夸克和一个下夸克组成，但围绕这个粒子仍有许多不解之谜。为了加深对它的认识，BESIII合作组利用北京电子正电子对撞数据，测量了Zc(3900)的两个重要量子数——自旋和宇称。

2013年，BESIII合作组首先报道了Zc(3900)粒子，日本的Belle合作组实验几乎同时报道了独立测量结果。这两组实验都是在正负电子对撞机上通过末态为J/Ψ介子和两个π介子的过程中观测的。随后，BESIII合作组又在末态为两个粲介子的过程中观测到了质量为3885 MeV/c2 的四夸克态粒子Zc(3885)（Phys. Rev. Lett. 112, 022001 (2014)）。

这两个粒子的质量差别很小，它们是同一个粒子吗？要回答这个问题，方法之一就是比较这两个粒子的自旋和宇称量子数。BESIII合作组利用挑选出来的6000多个事例，在Zc(3900)粒子取各种自旋-宇称量子数的情况下，通过分波分析的方法拟合数据。结果表明，在自旋-宇称JP=1+的情况下，与数据达到最佳匹配。这个结果与Zc(3885)粒子的自旋-宇称是一致的，支持这两个结构是同一个态的结论。

2013年3月26日，BESIII实验国际合作组宣布发现了一个新的共振结构Zc(3900)，这一发现引起了国际高能物理界广泛关注，目前文章引用已超过500次。虽然理论上对它的属性仍没达成一致，但它很可能是科学家们长期寻找的一种奇特强子态。在北京正负电子对撞机的协助下，北京谱仪III在4GeV以上采集了更多的实验数据，关于这个粒子更多的研究仍在进行中。

Zc(3900)粒子

来源：中国科学院高能物理研究所