科技日報北京12月4日電（記者劉霞）歐洲核子研究中心大型强子對撞機（LHC）上緊湊繆子線圈（CMS）國際合作組於3日在《自然》雜誌發表最新成果，首次揭示了四誇克粒子的量子特性，為理解强核力的本質提供了新線索。
誇克被認為是物質不可再分的基本粒子，已知包括上、下、粲、奇异、底和頂誇克六種類型。通常，誇克會組合形成强子，如兩個誇克構成介子，三個誇克構成重子（如物質的基本組成粒子質子、中子）。然而，誇克也能以更複雜的管道結合，形成四誇克或五誇克粒子。
這些奇异强子的內部結構至今尚未明確。一些理論認為它們是緊密結合的“四誇克態”“五誇克態”；另一些則視其為鬆散結合的傳統强子對。在最新研究中，CMS合作組聚焦於3種由兩個粲誇克和兩個反粲誇克組成的四誇克粒子——X（6600）、X（6900）與X（7100），首次精確量測了它們的量子特性。
團隊分析了CMS探測器在2016年至2018年LHC第二次運行期間採集的數據。通過觀測X粒子衰變為兩個J/ψ粒子（每個J/ψ粒子由一個粲誇克與一個反粲誇克組成），並進一步衰變為繆子對，他們確定了3個關鍵量子參數：自旋（粒子內禀角動量）、宇稱（鏡像對稱性）以及電荷共軛對稱性（粒子與反粒子互換後對系統的影響）。
結果表明，這3種四誇克態的自旋均為2，宇稱與電荷共軛對稱性皆為1，具有內在一致性。這一量測結果支持它們更可能屬於緊密結合的“四誇克態”，而非鬆散强子對。相比於“體重”更輕的其他四誇克粒子，全粲誇克組合為研究强核力提供了一個極端卻更清晰的理論平臺。强核力是自然界四種基本作用力之一，負責將誇克束縛為質子、中子等粒子，乃至這些奇异的强子。
團隊指出，儘管當前結果尚未完全明確奇异强子的內部結構，但為“四誇克態”模型提供了關鍵依據。現時LHC正處於第三輪運行期，未來“高亮度LHC”還將產生更豐富的數據，有望進一步揭示强核力如何塑造誇克的多元組合，深化人類對物質最深層次結構的認知。