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(chǎng)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(duì)應(yīng)的同位旋為1的標(biāo)量態(tài)對(duì)探究f0(1710)和其他標(biāo)量介子的基本性質(zhì)非常重要,對(duì)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(duì)撞收集到的正反奇異粲介子事例,在DS+→KS0K+π0衰變的分波振幅分析中,首次在KS0K+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DS+→KS0KS0π+衰變中觀測(cè)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(duì)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(guó)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(wú)法對(duì)它們分類,這些問(wèn)題還需要實(shí)驗(yàn)和理論的共同努力,未來(lái)BESⅢ實(shí)驗(yàn)組將會(huì)對(duì)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(kāi)大學(xué)博士生李慧以及來(lái)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(cè)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(duì)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