1964年，盖尔曼和茨威格提出了著名的夸克模型，这个模型认为强子可以分为两类：由三个夸克组成的重子和由正反夸克组成的介子。在过去的几十年里，夸克模型成功地描述了实验上观测到的几乎所有的强子。然而，近年来实验上又在粲偶素能区发现了很多新的粒子，如X(3872)、Y(4230)和Zc(3900)等，这些粒子内部虽然含有正反粲夸克，但在常规的粲偶素能谱中并不能找到其对应的位置，因此这些粒子是奇特强子态很好的候选者。一些理论模型将它们解释为混杂态、四夸克态或分子态等，为了理解这些粒子的性质，更多的实验测量结果是必需的。
近日，我校物理与电子学院张杰磊团队基于北京谱仪III（BESIII）实验采集的大统计量实验数据，在e+e-→ωχc1和e+e-→ωχc2过程中观测到两个显著的共振结构，其中一个结构很可能是粲偶素态ψ(4415)，另一个结构是被首次观测到的新共振态。相关研究成果以Observation of Structures in the Processese+e−→ωχc1 and ωχc2为题发表在物理学顶级学术期刊Physical Review Letters上。
在本项工作中，张杰磊团队测量了e+e-→ωχc1,2过程在正负电子质心系能量为4.308至4.951 GeV区间内的截面，在每个过程的截面分布中分别观测到一个显著的结构。在用单个共振态描述截面分布的假设下，e+e-→ωχc1过程中结构的质量和宽度为M=(4544.2±18.7±1.7) MeV/c2和Γ=(116.1±33.5±1.7) MeV，这个共振结构是首次在实验上被观测到，显著性为5.8σ。这个结构的质量要显著高于最近在e+e-→K+K-J/ψ和e+e-→D*0D*-π+过程中4.480 GeV/c2附近观测到的结构，根据目前的测量信息，尚不清楚这两个共振结构是否是一个态，因此在这一能区进行更高精度的测量是必要的。对于e+e-→ωχc2过程中的结构，测量的参数为M=(4413.6±9.0±0.8) MeV/c2和Γ=(110.5±15.0±2.9) MeV，这表明这个结构很可能是常规的粲偶素态ψ(4415)，并且意味着隐粲衰变过程ψ(4415)→ωχc2的存在（图1）。这些测量结果为进一步理解奇特强子态的性质提供更多的实验信息，推动了该领域的研究进展。
根据国际大型实验合作组文章作者署名惯例，文章作者按合作组成员姓氏首字母顺序排列，我校张杰磊团队主导完成了本项研究工作。该工作得到国家自然科学基金面上项目（12375071）、河南省自然科学基金优秀青年项目（242300421163）和河南大学的支持。
图1 e+e-→ωχc1(左图)和e+e-→ωχc2(右图)截面的拟合结果，两个显著的结构被观测到
文章链接：https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.132.161901
