欧洲核子研究中心的大型强子对撞机(LHC)在粒子研究领域持续取得突破，迄今已发现宇宙中80种粒子，其中希格斯玻色子最为著名，而强子则由夸克构成，为研究强核力提供了关键样本。在众多强子中，由四个或五个夸克组成的奇异强子尤为引人关注，其确切性质尚未完全明确。近日，CMS合作组在《自然》杂志发表新论文，报告了对三个“全粲”四夸克族的量子特性首次测量，为揭开奇异强子本质迈出重要一步。
夸克分为六种类型，此前发现的四夸克和五夸克多含粲夸克及其反物质对应物。而CMS实验研究的四夸克族由三个全粲四夸克构成，即两个粲夸克和两个反粲夸克，为理解强相互作用提供了极端但更易于处理的实验平台。这三个粒子分别被命名为X(6600)、X(6900)和X(7100)，质量各异，其中X(6900)最早由LHCb合作组于2020年报道，后经ATLAS和CMS合作组独立确认。CMS合作组还首次报道了X(6600)和X(7100)。
为确定这些四夸克的量子特性，CMS团队分析了2016年至2018年LHC第二次运行期间收集的数据。通过研究X粒子衰变为两个J/ψ粒子，进而衰变为两个μ子的过程，研究人员测量了自旋、宇称对称性和电荷共轭对称性三个量子特性。结果显示，所有三个四夸克的宇称和电荷共轭对称性均为1，自旋与2一致，这些数值限制了四夸克可能的内部结构，支持其由紧密束缚的夸克构成的假设。CMS合作组主要贡献者安德烈·格里特桑表示：“虽然结果不能最终确定奇异强子内部结构，但支持四夸克紧密束缚的假设，随着更多数据积累，我们将加深对这些奇异强子的理解。”
