LHCb 研究物理學中最令人費解的粒子之一的性質

χc1(3872) 是一種有趣的粒子。20 多年前，日本 KEK 的 BELLE 合作組在 B+介子衰變中首次發(fā)現了它。此后，LHCb 合作組于 2010 年報告了它，并測量了它的一些特性。但問題在于——物理學家們仍然不知道它到底是由什么組成的。

在粒子物理學的夸克模型中，有重子(由三個夸克組成)、介子(由一對夸克-反夸克組成)和奇異粒子(由非常規(guī)數量的夸克組成)。要找出 χc1(3872) 的成分，物理學家必須測量其性質，例如其質量或量子數。

理論認為 χc1(3872) 可能是由粲夸克和反粲夸克組成的傳統(tǒng)粲偶素態(tài)，也可能是由四個夸克組成的奇異粒子。這種奇異粒子可能是緊密結合的四夸克態(tài)、分子態(tài)、cc-膠子混合態(tài)、矢量膠球或不同可能性的混合。

此前，LHCb 合作組已發(fā)現其量子數為 1++ ，并于 2020 年對該粒子的寬度(壽命)和質量進行了精確測量。該合作組還測量了其所謂的低能散射參數。結果表明，其質量略小于 D0介子和 D*0介子質量之和。

這些結果導致理論界出現分歧。一些人認為 χc1(3872) 是一種由空間分離的 D0和 D*0介子組成的分子態(tài)。這種分子態(tài)比典型的粒子尺寸大得多，更接近重核。

然而，這一論點遇到了一個問題，即物理學家預計分子物體在強子-強子碰撞中會受到抑制，而 χc1(3872) 大量產生。其他理論家將結果解釋為 χc1(3872) 具有“緊湊”成分的明確證據。這意味著它是一種尺寸小得多的粒子，包含緊密結合的粲偶素或四夸克。

幫助確定 χc1(3872) 包含什么的一種方法是計算衰變?yōu)椴煌^輕粒子(分支分數)的概率之間的比率。

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