Belle和BelleII实验Υ(1S,2S,5S)数据中奇特强子态的寻找

In the conventional quark model, mesons are composed of one quark and one anti-quark, while baryons are composed of three quarks. Exotic hadronic states with other configurations are not forbidden in Quantum Chromodynamics (QCD) and have been searched for in experiments, but no solid evidence has ever been reported. Many candidates were proposed. These states include glueballs, hybrids, multi-quark states, and hadron molecules. In recent a few years, many new particles (called charmoniumlike/bottomoniumlike states or XYZ particles) were discovered, for example, the X(3872)、Y(4260)、Zc(3900) and so on. These states provide a strong evidence for the existence of exotic QCD states. Even so, the nature of them are not understood well. Thus, a more complete understanding of the charmoniumlike/bottomoniumlike spectroscopy is necessary and urgent. We need to provide more experimental information for the development of the QCD. Based on this, this research project includes: (1) Search for JPC=0-- glueball in Υ(1S,2S) hadronic decays using Belle data; (2) Search for XYZ states in Υ(1S,2S,5S) inclusive decays using Belle data; (3) Search for the possible Xb and Zb states in Υ(5S) decays using BelleII data in the near future.

尽管实验上人们一直在努力寻找量子色动力学所允许的奇特强子态，但是到目前为止，还没有确切的证据表明它们已经被找到。近年来，发现了许多新的粒子，例如X(3872)、Y(4260)、Zc(3900)等。这些新发现的粒子被称为类粲（底）偶素或XYZ粒子。大量XYZ粒子的发现暗示奇特强子态的存在的可能性，但是也存在很大的挑战：即，如何将他们与常规强子区分开来。因此，当务之急是在XYZ粒子方面迅速地进行系统的实验研究，扩展研究领域，为类粲（底）偶素能谱、衰变和产生机制以及量子色动力学理论的发展和完善提供实验资料和物理思路。基于此，本项目的研究课题包括:（1）在Υ(1S,2S)的强子衰变中寻找JPC=0--的胶球；(2)在Υ(1S,2S,5S)的单举衰变中系统地寻找XYZ粒子；（3)利用将来BelleII实验数据，在Υ(5S)衰变中寻找可能的Xb和Zb的态。

本项目利用Belle实验所收集的Upsilon(1-5S)数据进行奇特强子态的寻找和研究，以及重子谱相关的研究，并探索Belle II实验进一步研究的可行性。利用Belle数据我们在Upsilon(1S,2S)的单举衰变过程中寻找XYZ粒子，量子数 J^PC = 0^--的胶球、质量较轻的四夸克态、和成对的带电类粲偶素、以及寻找Omega(2012) → K Xi(1530)的反应过程，同时在双光子过程中寻找奇特重子态。没有观测到明显的信号，给出了在90%的置信水平下，在不同过程中相应奇特强子态产额的上限。进一步，我们对Y(4220)共振参数进行了更精确的测量、首次观测到信号显著性超过5倍标准偏差的粲重子Xi_c(2930)、以及测量了e+e- →gamma chi_cJ和e+e- →gamma eta_c在10.52，10.58和10.867GeV能量点的散射截面。上述实验结果为更好地理解量子色动力学和强相互作用提供了更丰富的实验信息, 对更一步奇特强子态的研究和重子谱的研究具有重要的意义。在本项目支持下，共发表包括9篇PRD在内的SCI论文16篇，尤其两篇论文被选为Eur. Phys. J. C封面论文。