近日，北京谱仪BESIII实验在ψ2(3823)粒子的研究中取得重要进展，以超过5倍标准偏差的显著性在pi+pi-ψ2(3823)过程发现共振态信号，并精确测量了ψ2(3823)粒子性质，精度达到世界最高。研究结果在国际权威期刊美国物理评论快报(Physical Review Letters)杂志正式发表。该研究由山东大学和复旦大学的团队合作完成，山东大学amjs60885金沙✪欢迎莅临粒子科学技术研究中心谢勇博士完成了实验数据的分析，指导教师刘智青教授为论文联系负责人。
1964年，美国科学家盖尔曼和茨威格提出了著名的夸克模型，指出强子都是由3个夸克（重子）或者由一对正反夸克（介子）构成。多年来，夸克模型正确描述了实验上观测到的大部分强子而被人们广泛接受。然而自2003年以来，人们在粲偶素能区发现了大量新的XYZ粒子，被认为是新强子态的候选者。新强子态超出了传统夸克模型中的重子和介子，对人们认识微观物质形态和研究强相互作用均具有重要的科学意义。
在这些XYZ粒子中，矢量态的Y粒子过去通常在隐粲末态被发现，如Y(4260)、Y(4360)、Y(4660)等。此次研究，团队首次提出了以D-波粲偶素粒子ψ2(3823)作为探针研究矢量态粒子的新思路。目前，实验上关于D-波粲偶素的数据非常少，并且由于极低的产生截面使得研究非常困难。通过开发基于半重建的事例筛选条件，且在不损失信号分辨的前提下，可以使信号效率提高2倍。采用BESIII积累的高统计量扫描数据样本，团队测量了e+e- -> pi+pi-ψ2(3823)的产生截面，发现4.4-4.6 GeV之间存在矢量态共振结构，其统计显著性超过了5倍标准偏差。这是实验上首次观测到Y粒子与D-波粲偶素的耦合。
另外，研究还对D-波粲偶素的性质做了精确测量。D-波粲偶素粒子ψ2(3823)位于开粲阈值以上。早在1994年，美国的E705实验就对它进行了寻找。后来，直到2015年才被BESIII实验确切发现。研究精确测量了ψ2(3823)的质量为3823.12+/-0.43+/-0.13 MeV，精度达到世界最高。BESIII对ψ2(3823)的质量测量精度达到~500 keV水平，这在开粲阈值以上的粲偶素中比较少见。
BESIII实验是我国运行的大型正负电子对撞机实验，其亮度在陶-粲能区世界最高。在之前成功运行的经验上，合作组计划进一步升级对撞亮度并于2024年完成，届时将为研究新强子态迎来新的契机。
相关研究结果同时被中国科学院高能物理研究所和BESIII合作组新闻报道。
以上研究得到了国家基金委、科技部和海外高层次人才引进计划的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.129.102003
BESIII合作组新闻：http://bes3.ihep.ac.cn/hi/202209/t20220905_313458.html
高能论坛：https://mp.weixin.qq.com/s/ZaYMchpSTtIcXYvft2kd9A
中国科学院高能所新闻：http://www.ihep.ac.cn/xwdt/gnxw/2022/202209/t20220907_6510011.html
