近日，北京譜儀Ⅲ (BESⅢ)實(shí)驗(yàn)首次在D_S 衰變過程中首次觀測到同位旋矢量帶電標(biāo)量粒子a₀₍1817)^± ，其統(tǒng)計(jì)顯著性大于10倍標(biāo)準(zhǔn)偏差，該研究結(jié)果近期發(fā)表在《物理評論快報(bào)》[Phys. Rev. Lett. 129, 182001 (2022) ]。

自旋為零的標(biāo)量介子態(tài)的研究是強(qiáng)子物理的前沿?zé)狳c(diǎn)之一，也是研究奇特粒子態(tài)的重要場所。其中，同位旋標(biāo)量f₀(1710) 標(biāo)量態(tài)一直被認(rèn)為可能是膠球態(tài)、四夸克態(tài)或分子態(tài)候選者。尋找與同位旋為零的f₀(1710) 對應(yīng)的同位旋為1的標(biāo)量態(tài)對探究f₀(1710) 和其他標(biāo)量介子的基本性質(zhì)非常重要，對于理解低能強(qiáng)作用理論有重要意義。

BESⅢ合作組利用正負(fù)電子對撞收集到的正反奇異粲介子事例，在D_S⁺→K_S⁰K⁺π⁰ 衰變的分波振幅分析中，首次在K_S⁰K⁺ 質(zhì)量譜上首次發(fā)現(xiàn)質(zhì)量為1.817 GeV/c² 的帶電a₀ 態(tài)(稱為a₀₍1817) ^± )粒子。實(shí)驗(yàn)結(jié)果給出a₀(1817)⁺ 的質(zhì)量為 (1817±8±20) MeV/c² ，寬度為 (97±22±15)MeV/c² 。

此外，BESⅢ實(shí)驗(yàn)在最近發(fā)表的D_S⁺→K_S⁰K_S⁰π⁺ 衰變中觀測到一個(gè)中性標(biāo)量a₀ 態(tài)的存在 [Phys. Rev. D 105, L051103 (2022)]。帶電a₀₍1817) ^± 態(tài)和中性a₀ 態(tài)的發(fā)現(xiàn)對確定相關(guān)標(biāo)量介子的基本性質(zhì)至關(guān)重要，引發(fā)了國際粒子物理同行的關(guān)注。 例如，新的帶電標(biāo)量態(tài)和中性態(tài)是關(guān)聯(lián)的同位旋三重態(tài)嗎?還是兩個(gè)不相關(guān)的共振態(tài)?它們與f₀(1710) 有何內(nèi)在聯(lián)系呢?傳統(tǒng)的夸克模型無法對它們分類，這些問題還需要實(shí)驗(yàn)和理論的共同努力，未來BESⅢ實(shí)驗(yàn)組將會(huì)對帶電a₀₍1817) ^± 標(biāo)量態(tài)的性質(zhì)進(jìn)行更深層次的研究。

這一成果主要由高能所董燎原研究員、李海波研究員和鄭州大學(xué)柯百謙博士帶領(lǐng)南開大學(xué)博士生李慧以及來自中南大學(xué)盧宇博士等BESⅢ合作組同事共同完成。BESⅢ高精度的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得益于探測器的設(shè)計(jì)和離線軟件科研人員的大量精細(xì)刻度工作，同時(shí)也感謝北京正負(fù)電子對撞機(jī)加速器團(tuán)隊(duì)在疫情期間的維護(hù)和運(yùn)行。

圖一 KS0K+質(zhì)量分布圖。