CMS合作组利用2016年至2018年间在大型强子对撞机(LHC)上收集的13 TeV质子-质子碰撞数据，在Υ(1S)ϕ(1020)不变质量谱中观测到一个显著的峰值结构。测得的质量为10.51 GeV，与已知的χb1(3P)底夸克偶素态一致，该态此前仅通过辐射衰变被观测到。
底夸克偶素由一个底夸克及其反夸克组成，为研究强相互作用提供了重要的实验平台。过去几十年间，世界各地的对撞机实验已绘制出底夸克偶素的大部分能谱，但一些高激发态及研究尚不充分的衰变模式仍有待探索。
传统上，底夸克偶素态的研究主要通过涉及光子发射的辐射跃迁进行，而此次CMS探测器研究了一种较少被探索的衰变过程：涉及Υ(1S)介子和ϕ(1020)介子的强子衰变。其中Υ(1S)介子通过衰变为两个μ子被重建，ϕ(1020)介子则通过衰变为两个带电K介子被识别。
分析结果显示，在10.51 GeV附近观测到的峰结构在误差范围内与χb1(3P)态相符。然而，如果该结构源自常规底夸克偶素，则在同一衰变道中也应观测到密切相关的χb2(3P)态的信号，但数据中未发现此类贡献的显著证据。因此，该信号虽可能对应χb1(3P)的强子衰变首次被观测到，但也不能排除其源自四夸克或混合介子等更奇异强子态的可能性。
CMS合作组表示，这一结果为探索重夸克束缚态光谱学开辟了新途径，并可能为超越传统夸克-反夸克模型的奇异强子物质的存在提供新见解。LHC第三运行阶段和高亮度LHC时代的实验数据将有助于进一步阐明该结构的本质。
