北京谱仪BESIII实验发现新粒子X(2600)

近日，北京谱仪BESIII实验国际合作组利用已经收集的100亿 J/ψ 实验数据，首次观测到新粒子X(2600)，实验结果于2022年7月19日在线发表在《物理评论快报》杂志上[Phys. Rev. Lett. 129 (2022) 042001]。

此次，BESIII合作组在 J/ψ→γπ⁺π^-η' 过程中观测到的这一新粒子X(2600)，实验确认其统计显著性大于20倍标准偏差，并测量到X(2600)的两个主要衰变模式f₀(1500)η' 和X(1540)η' 的产额。这一结果是寻找研究新强子态领域又一新的重要成果。下一步在更多的衰变末态中寻找X(2600)粒子并测定其自旋宇称，对理解X(2600)粒子的本质至关重要。 

自然界已发现的强子由2个或者3个夸克组成，而量子色动力学（QCD）允许多夸克态、混杂态和胶球等新型强子的存在。因此，实验上发现多夸克态、混杂态和胶球对检验和发展QCD以及强子唯象理论模型具有重要意义，一直是世界上许多高能物理实验的最重要物理目标之一。近年来，格点QCD理论取得了巨大的进展，为实验研究介子谱以及超出夸克模型的新型强子态提供了重要的理论依据，并预言了基态赝标量胶球的质量范围为 2.3–2.6 GeV/c²。

BESIII 实验利用正负电子对撞可以产生大量的粲偶素粒子，其中J/ψ 的辐射衰变被公认为是寻找新型轻强子态特别是胶球的理想场所。目前实验上已确认的质量大于2GeV的粒子非常稀少。2012年BESIII实验首次在J/ψ 辐射衰变中观测到与格点QCD预言的基态赝标量胶球质量一致的共振态X(2370)。通过更多实验数据进一步探索该粒子的内部结构，并更广泛地寻找可能的2.0GeV以上的新粒子，缩小对质量大于2GeV的粒子认识的盲区，对于深入理解新型强子谱学有重要意义。 

目前，BESIII实验已在J/ψ 的辐射衰变的π⁺π^-η' 质量谱上观测到了一系列新的粒子态，包括确认BESII发现的X(1835)和新的X(2120)、X(2370)和X(2600)。这些实验结果为深入理解强子谱学提供了重要的实验依据和研究窗口。

参考文献：

PRL在线发表文章链接：

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.042001

π⁺π^-η' 质量谱