奇異強子(Exotic hadron)是一類次原子粒子,即非常規強子態,也稱為外來態或奇特態(Exotic states)。它們由夸克和膠子構成,受強相互作用束縛,但結構和組成有別于一般的強子。奇異強子可能包含超過三顆價夸克或不含夸克的狀態,展現出多樣化的形態。
簡介
奇異強子分為奇異重子和奇異介子。奇異重子除了三顆夸克外具有額外的基本粒子,而奇異介子卻不會只有一顆夸克和一顆反夸克。因量子色動力學的理論中并沒有否定這些粒子的存在,所以科學家希望發掘其出現的可能性。
科學家可藉尋找具有異常量子數的粒子發現奇異強子,現在亦有種種實驗結果顯示它們很可能真的存在,但此論述仍備受爭議。
次原子粒子
次原子粒子,或稱亞原子粒子。是指比原子還小的粒子。例如:電子、中子、質子、介子、夸克、膠子、光子等等。
強子
在粒子物理學里,強子(hadron)是一種由夸克或反夸克通過強作用力捆綁在一起的復合粒子。強子主要分為以下兩大類:
??重子:由三個夸克或三個反夸克組成,自旋總是半整數;也就是說,它們是費米子。例如,組成原子核的質子和中子都是重子。
??介子:由一個夸克和一個反夸克組成,自旋是整數;也就是說,它們是玻色子。例如,π介子可以是π0、π+、π?,每一種都分別帶有不同的電荷。π0介子是由上夸克與反上夸克組成,或由下夸克與反下夸克組成。π+介子是由上夸克與反下夸克組成。π?介子是由下夸克與反上夸克組成。
歷史
奇異強子的概念最早在1960年代由默里·蓋爾曼等人提出,并在1964年的論文中被進一步劃分為奇異重子和奇異介子。隨著量子色動力學在后續年代的發展,科學家意識到該理論并不排除存在兩顆或三顆價夸克以外的強子。盡管后續研究未能確定奇異強子與散射矩陣極點的關聯,但已有理論提出奇異強子可能自我修正為P-矩陣極點。2003年以來,科學家相信已經觀測到四夸克態和五夸克態的蹤跡。
形態
奇異強子的形態多樣,包括:
混雜態(Hybrid):至少包含兩個價夸克和一個膠子。
多夸克態(Multiquark state):包含超過三個價夸克。
觀測結果
奇異強子的存在已通過多個實驗得到支持,包括:
X(3872):2003年被日本的Belle實驗團隊首次發現,可能為介子分子或四夸克態。
Y(3940)、Y(4140):分別在2009年3月于費米國立加速器實驗室和BaBar實驗團隊發現。
Zc(3900):在2013年由Belle實驗及北京譜儀III團隊發現。
Z(4430):由Belle實驗團隊發現,在2014年4月由LHCb確認,其至少具有 c c d u 結構。
P+ c(4380)、P+ c(4450):2015年7月由LHCb發現,至少具有 c c u u d 結構,因此可能為五夸克態。
X(4274)、X(4500)、X(4700):2016年6月由LHCb發現,可能為四夸克態。
參考資料 >