四夸克物質的發現入選2013年物理學重要成果

　　美國物理學會主編的《物理》雜志12月30日公布了2013年國際物理領域重要成果，“發現四夸克物質”位列十一項成果之首。《物理》雜志評選真正在物理學界內外引起轟動的成果，綜合考慮了在網絡上的影響力，出人意料的成果和發現，或者導致更先進的技術的可能性。

　　下面是《物理》雜志網站對“四夸克物質”的簡介：“以前的實驗表明，基本粒子一般由兩個或三個夸克組成。今年夏天，在中國的BESIII合作組和在日本的Belle合作組報道，在高能正負電子對撞中發現了一個‘神秘粒子’，其中含有四個夸克。雖然人們對這個被稱為Zc(3900)的粒子的性質有多種解釋，但‘四夸克態’的解釋得到更多關注。BESIII之后又發現了一系列含四個夸克的粒子。”

　　北京正負電子對撞機（BEPCII）上的北京譜儀III（BESIII）實驗國際合作組于2013年3月宣布發現了一個新的共振結構Zc(3900)。因為其中含有一對正反粲夸克且帶有和電子相同或相反的電荷，提示其中至少含有四個夸克，極有可能是科學家們長期尋找的介子分子態或四夸克態。國際物理學界的高度評價這個發現。《自然》雜志發表了題為《夸克四重奏開啟物質世界新視野》的文章，強調“找到一個四夸克構成的粒子將意味著宇宙中存在奇特態物質”。《物理評論快報》發表題為《新粒子暗示存在四夸克物質》的評論，指出“如果四夸克解釋得到確認，粒子家族中就要加入新的成員，我們對夸克物質的研究就需要擴展到新的領域。”

　　Zc(3900)的發現引發了實驗和理論研究的熱潮，并提出了一系列亟待回答的問題：Zc(3900)到底是什么粒子，它的自旋-宇稱量子數是什么，還有什么其他衰變模式，是否存在與Zc(3900)性質相同的伴隨態，等等。

　　在近期提交的四篇論文中，BESIII合作組宣布發現了一種Zc(3900) 新的衰變模式，并確定了其自旋-宇稱量子數；在兩個不同的衰變末態中發現了兩個新的共振結構，分別命名為Zc(4020)和Zc(4025)，它們極有可能是Zc(3900)的質量較高的伴隨態；首次觀測到X(3872)在Y(4260)輻射躍遷中的產生。上述文章已被Physical Review Letters接收發表。

　　BESIII的實驗結果表明Zc(3900)與此前發現的X(3872)、Y(4260)等粒子之間可能存在著實質性的關聯，應當放在統一的框架內進行理論研究，探索它們的性質。2004-2008年北京正負電子對撞機進行了重大改造工程（BEPCII），并新建了北京譜儀（BESIIII），性能處于該能區同類裝置的國際領先地位，每天獲取的數據提高了兩個數量級。北京譜儀積累的大量數據提供了深入研究這些帶電類粲偶素的若干途徑。目前多項物理分析都在緊張進行中，與理論研究密切相結合，將進一步揭示這些奇特態粒子的性質。其他十項重要研究成果分別是：太陽系外來客，暗物質探索依然不明朗，光波駐足一分鐘，望遠鏡探測到古老宇宙光線扭曲，聲音“激光”，氫原子宏觀影像，小尺寸研究設備，馬約拉納費米子在納米線中湮滅，量子研究長足進展，黑洞的內部結構等。