四夸克态ZCS(3985)0在正负电子对撞机上产生的示意图 兰州大学供图

近日，《物理评论快报》发表了由兰州大学核科学与技术学院、稀有同位素前沿科学中心粒子物理核物理团队与美国印第安纳大学、中国科学院高能物理研究所、山东大学、中国科学院大学合作完成的北京谱仪III实验含奇异夸克的中性隐粲四夸克态物理结果。这是对中性含奇异夸克隐粲四夸克态的首次实验报道，是奇特强子态实验研究的又一进展。

根据粒子物理标准模型，组成物质世界的基本粒子有夸克、轻子等。除了“传统”的强子（由两夸克组成的介子、三夸克组成的重子）外，还可能存在由四夸克、五夸克或纯胶子成分组成的“奇特”强子。从实验上寻找并研究奇特强子态，对于验证和发展理论模型起到非常重要的作用，是粒子物理的前沿和热点问题之一。2021年北京谱仪III实验发现了带有单位电荷的四夸克态ZCS(3985)+，理论上应存在其对应的中性伴随态ZCS(3985)0。因此，实验上寻找中性ZCS(3985)0对于确认和理解四夸克态ZCS(3985)的性质具有重要意义。

团队通过分析北京谱仪III实验在质心系能量4.628 GeV至4.699 GeV范围内采集的数据样本,利用部分重建的方法对e+e_→Ks0(Ds+D*_+Ds*+D_)反应过程进行了分析，观测到了中性ZCS(3985)0存在的证据(显著性为4.6)，其内部的夸克成分为ccsd。由于中性的ZCS(3985)0的质量与带电的ZCS(3985)+接近，且中性道与带电道的截面观测值符合SU(3)对称性的预期。因此，ZCS(3985)0被认为是ZCS(3985)+的同位旋伙伴，进而从实验上确认了四夸克态ZCS(3985)的同位旋为1/2。

这是国际上首次报道含奇异夸克的中性隐粲四夸克态的存在证据。在2022年第41届国际高能物理大会的总结报告中，该成果被列为强子谱学的亮点成果之一。

相关论文信息：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.129.112003