强子与夸克模型

奇特强子(四夸克态与五夸克态)

简单的夸克模型给出强子的两种配方:三个夸克,或一个夸克加一个反夸克。几十年来,这似乎是大自然唯一采用的选项。但强相互作用的底层理论从未禁止别的组合——它只要求总色荷必须互相抵消。由比通常更多数目的夸克构成的粒子,叫做奇特强子。

有两类已被确凿地确立。四夸克态是由两个夸克和两个反夸克组成的强子——四个粒子,而非通常的两个或三个。五夸克态由四个夸克和一个反夸克组成——五个粒子。两者仍满足色中性规则,只是以更精巧的方式满足。一个未解的问题是这些部件如何排布:它们是全部紧紧束缚成一团,还是其实是一个介子与一个重子(或两个介子)像分子那样彼此松散地环绕?对若干奇特态而言,分子图像与数据吻合得很好。

这些粒子早被预言,却很难确认,因为它们很容易被普通过程伪装出来。令人信服的四夸克态和五夸克态信号直到 2000 年代和 2010 年代才出现,主要来自欧洲核子中心的 LHCb 实验,它在海量碰撞中筛查那些标志性的峰。奇特强子之所以重要,是因为它们为强相互作用理论提供了一个全新的试验场,深入到简单夸克模型从未触及的区域,探究夸克如何以超出教科书两种配方的方式聚集。

2015 年,LHCb 实验报告了含有一个粲夸克及其反夸克加三个轻夸克的五夸克态;而像 X(3872) 这样的四夸克态候选者,更早就已被观测到。

奇特强子超出了两种标准配方,由四个或五个夸克束缚在一起,同时保持色中性。

「奇特」并不意味着超出标准模型。四夸克态和五夸克态仍是被已知强相互作用束缚的普通夸克;它们只是相对于教科书的两种配方而言奇特,并非新物理的迹象。

又称
tetraquarkpentaquarkexotic hadron四夸克态五夸克态四夸克態五夸克態