近日，我院张杰磊课题组基于北京谱仪III（BESIII）实验采集的大统计量实验数据，在e⁺e^-→ωχ_c1和e⁺e^-→ωχ_c2过程中观测到两个显著的共振结构，其中一个结构很可能是粲偶素态ψ(4415)，另一个结构是被首次观测到的新共振态。相关研究成果发表在物理学顶级学术期刊《物理评论快报》杂志[PhysicalReviewLetters132,161901(2024)]。

1964年，盖尔曼和茨威格提出了著名的夸克模型，这个模型认为强子可以分为两类：由三个夸克组成的重子和由正反夸克组成的介子。在过去的几十年里，夸克模型成功地描述了实验上观测到的几乎所有的强子。然而，近年来实验上又在粲偶素能区发现了很多新的粒子，如X(3872)、Y(4230)和Zc(3900)等，这些粒子内部虽然含有正反粲夸克，但在常规的粲偶素能谱中并不能找到其对应的位置，因此这些粒子是奇特强子态很好的候选者。一些理论模型将它们解释为混杂态、四夸克态或分子态等，为了理解这些粒子的性质，更多的实验测量结果是必需的。

在本项工作中，我们测量了过程e⁺e^-→ωχ_c1,2在正负电子质心系能量为4.308至4.951GeV区间内的截面，在每个过程的截面分布中分别观测到一个显著的结构。在用单个共振态描述截面分布的假设下，e⁺e^-→ωχ_c1过程中结构的质量和宽度被测量为M=(4544.2±18.7±1.7)MeV/c²和Γ=(116.1±33.5±1.7)MeV，这个共振结构是首次在实验上被观测到，显著性为5.8σ。这个结构的质量要显著高于最近在e⁺e^-→K⁺K^-J/ψ和e⁺e^-→D^*0D^*-π⁺过程中在4.480GeV/c²附近观测到的结构，根据目前的测量信息，我们尚不清楚这两个共振结构是否是一个态，因此在这一能区进行更高精度的测量是必要的。对于e⁺e^-→ωχ_c2过程中的结构，测量的参数为M=(4413.6±9.0±0.8)MeV/c²和Γ=(110.5±15.0±2.9)MeV，这表明这个结构很可能是常规的粲偶素态ψ(4415)，并且意味着隐粲衰变过程ψ(4415)→ωχ_c2的存在。

这些测量结果为进一步理解奇特强子态的性质提供更多的实验信息，推动了该领域的研究进展。根据国际大型实验合作组文章作者署名惯例，文章作者按合作组成员姓氏首字母顺序排列，我院张杰磊课题组主导完成了本项研究工作。该工作受到国家自然科学基金、河南省自然科学基金和河南大学的支持。

图1e⁺e^-→ωχ_c1(左图)和e⁺e^-→ωχ_c2(右图)截面的拟合结果，两个显著的结构被观测到

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PRL文章链接：https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.132.161901

arXiv链接：https://arxiv.org/abs/2401.14720