近日，我校量子物质研究院王恩科教授、王倩研究员、邢宏喜研究员、张辉博士和美国印第安纳大学廖劲峰教授合作，在高能重离子物理和强子物理交叉领域研究中取得重要进展，研究成果以 “Deciphering the nature of X(3872) in heavy ion collisions” 为题发表在物理学顶级期刊《物理评论快报》 (Physical Review Letters) 上 [Phys. Rev. Lett. 126, 012301]。
强相互作用是宇宙中四种基本相互作用之一。量子色动力学（QCD）是强相互作用的基本理论。夸克和胶子是QCD的基本自由度并通过非微扰的强相互作用形成强子。传统上夸克模型认为强子有两种基本结构：由三个夸克组成的重子和正反夸克组成的介子。近年来，国际各大高能实验上陆续发现一系列超出这两种结构的奇特强子态。他们的性质是理解QCD非微扰行为的关键，是理解物质来源和宇宙起源的突破口。X(3872)是日本的Belle合作组于2003发现的第一个奇特强子态。虽然，各国高能物理学家利用这十几年的时间，从不同角度上去研究它的性质，但是，它的性质仍然是一个悬而未决的问题：松散的强子分子态或者紧致的四夸克态？
王恩科教授团队在工作[Phys. Rev. Lett. 126, 012301]中指出重离子碰撞是区分松散的强子分子态和紧致的四夸克态的理想场所，并以X(3872)为例，通过多相输运模型的具体计算证明此方法的有效性。此方法的提出，主要因为在重离子碰撞中：1）具有充足亮度和（反）粲夸克的热密火球可产生足够的奇特强子态；2）火球的体积起着至关重要的作用，有利于区分大体积的强子分子态和小体积的四夸克态。具体计算表明X(3872) 产额在两种图像下有两个数量级的差异，强子分子态和紧致四夸克态对中心度的依赖性也明显不同。这些最直接的物理观测量为区分这两种不同的结构提供了独特的机会。此方法具有普适性，对研究其他奇特强子态的性质起到至关重要的作用。
该文章是量子物质研究院近一年来发表的第四篇Physical Review Letters，此研究得到了国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究重大项目，以及中德合作项目等经费的支持。
论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.126.012301
相对论重离子碰撞中 X(3872) 的两种不同生成机制示意：松散的强子分子态（左）；紧致的四夸克态（右）