夸克与轻子是构成物质世界的基本成分，它们的性质及相互作用决定了物质的微观结构与演化规律。夸克通常以传统介子和重子的形式存在，即由夸克—反夸克组成的介子以及由三个夸克组成的重子。然而，理论也预言可能存在更加复杂的强子结构，例如四夸克态、五夸克态等。寻找并理解这些“奇特强子”，不仅是检验强相互作用非微扰动力学的重要途径，也是深化人们对强子物质内部结构认识的关键方向。
Tcc-bar1(4430)+最早在 ψ(2S)π+ 末态中被发现，是备受关注的四夸克态候选者之一。由于其带电特性并包含正反粲夸克，无法被简单解释为传统夸克—反夸克介子系统。然而究其本质是紧致四夸克态、强子分子态，还是由末态散射和三角奇点等运动学效应导致的运动学结构，迄今缺乏定论。因此，在新的衰变过程中独立观测并进一步研究该结构，对于理解其物理本质具有重要意义。
本研究聚焦于 B+ 介子到 ψ(2S)KS0π+ 的衰变过程。北京大学研究团队基于 LHCb 探测器记录的 13 TeV 质子—质子对撞数据，首次对这一衰变开展了四维全振幅分析。研究表明，仅考虑K*+ 共振态贡献，无法解释实验数据特征，特别是在 ψ(2S)π+ 不变质量为 4.5 GeV/c² 附近，数据和拟合存在明显偏差。进一步，在振幅模型中引入 ψ(2S)π+ 结构后，拟合显著改善，该结构的显著性超过9 倍标准差，其质量测量为 4.452 ± 0.016+0.055/-0.033 GeV/c²;宽度为 0.174 ± 0.019+0.083/-0.020 GeV，自旋宇称为 JP = 1+。这些结果与此前在同位旋关联衰变道中报道的 Tcc-bar1(4430)+ 性质一致，表明研究团队在新的衰变模式中再次观测到了这一重要奇特强子结构。
图：ψ(2S)π+不变质量谱及拟合，红线代表四夸克态假设下的拟合，蓝线代表三角奇点机制假设下的拟合
在此基础上，研究团队还进一步考察了该结构可能的内部机制。一方面，工作采用 Flatté 参数化研究其与显粲末态 D-bar*(2600)0D+ 的耦合，并对相关相对衰变强度给出了实验限制;另一方面，也测试了由 ψ(4230)K*+π+ 三角图导致的三角奇点机制，发现该模型在当前实验精度下同样可以合理解释数据。这意味着，当前结果不仅确认了 Tcc-bar1(4430)+ 结构在新衰变道中的存在，也首次在完整全振幅分析框架下，从多种角度对其物理本质进行了实验研究，为后续区分不同理论图像奠定了基础。相关结果为理解Tcc-bar1(4430)+的谱学属性和产生机制提供了新的关键实验依据。
LHCb是位于欧洲核子研究中心从事重味物理研究的专门实验。自加入 LHCb 实验以来，北京大学研究团队持续参与探测器研制与前沿物理分析工作，在重味强子谱学和CP 对称性破坏取得了一系列重要成果。本次研究由LHCb实验团队张艳席助理教授和博士研究生郑爽主导完成。论文由 LHCb 合作组全体成员共同署名，署名顺序依照姓氏英文字母排列。相关研究工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、北京大学相关科研平台与项目的支持。
