科技日報北京12月4日電（記者劉霞）歐洲核子研究中心大型強子對撞機（LHC）上緊湊繆子線圈（CMS）國際合作組於3日在《自然》雜誌發表最新成果，首次揭示了四夸克粒子的量子特性，為理解強核力的本質提供了新線索。

  夸克被認為是物質不可再分的基本粒子，已知包括上、下、粲、奇異、底和頂夸克六種類型。通常，夸克會組合形成強子，如兩個夸克構成介子，三個夸克構成重子（如物質的基本組成粒子質子、中子）。然而，夸克也能以更複雜的方式結合，形成四夸克或五夸克粒子。

  這些奇異強子的內部結構至今尚未明確。一些理論認為它們是緊密結合的“四夸克態”“五夸克態”；另一些則視其為松散結合的傳統強子對。在最新研究中，CMS合作組聚焦於3種由兩個粲夸克和兩個反粲夸克組成的四夸克粒子——X（6600）、X（6900）與X（7100），首次精確測量了它們的量子特性。

  團隊分析了CMS探測器在2016年至2018年LHC第二次運行期間採集的數據。通過觀測X粒子衰變為兩個J/ψ粒子（每個J/ψ粒子由一個粲夸克與一個反粲夸克組成），並進一步衰變為繆子對，他們確定了3個關鍵量子參數：自旋（粒子內稟角動量）、宇稱（鏡像對稱性）以及電荷共軛對稱性（粒子與反粒子互換後對系統的影響）。

  結果表明，這3種四夸克態的自旋均為2，宇稱與電荷共軛對稱性皆為1，具有內在一致性。這一測量結果支持它們更可能屬於緊密結合的“四夸克態”，而非松散強子對。相比於“體重”更輕的其他四夸克粒子，全粲夸克組合為研究強核力提供了一個極端卻更清晰的理論平台。強核力是自然界四種基本作用力之一，負責將夸克束縛為質子、中子等粒子，乃至這些奇異的強子。

  團隊指出，儘管當前結果尚未完全明確奇異強子的內部結構，但為“四夸克態”模型提供了關鍵依據。目前LHC正處於第三輪運行期，未來“高亮度LHC”還將産生更豐富的數據，有望進一步揭示強核力如何塑造夸克的多元組合，深化人類對物質最深層次結構的認知。