宇宙中可见物质超过90%的质量来自于由夸克和胶子形成的强子。传统的强子只包含由夸克-反夸克构成的介子或三个夸克构成的重子，然而夸克模型及其底层的强相互作用（量子色动力学，QCD）并不禁止其他强子态的形成，这些态我们统称为奇特强子态（exotic hadronic states）。在近二十年来的高能物理实验中，人们发现了大量的奇特强子态或其候选者，如：2003年 Belle 实验组观测到的、2014年 BESIII 实验组观测到的，2015年 LHCb 实验组观测到的五夸克态，更近的双粲四夸克态，全粲四夸克态等等。但由于强相互作用在低能情况下的非微扰性质在很大程度上限制了我们对强子谱的探究，目前为止人们对奇特强子态的内部结构还未形成统一的理解。针对目前实验中发现的奇特强子态的内部结构，科学家们纷纷提出了自己的猜想，如：四夸克态、五夸克态、胶球、混杂态、强子分子态等等，见图 1 。
图 1：强子内部结构示意图。左侧为传统夸克模型中的普通强子态；右侧为 QCD允许存在的其它构型，被统称为奇特强子态。
关于奇特强子态的实验结果有一个非常明显且有趣的现象——大部分信号都位于一对可以与之有耦合的强子阈值附近，比如, 位于阈值附近,五夸克态分别位于阈值以下等等。因此，强子分子态模型自然地成为了解释其内部结构的候选者。所谓强子分子态，就是把该强子态看作是其阈值附近两个（或多个）强子靠它们之间的剩余强相互作用组合而成的类似分子的结构。例如，的极点位于附近，许多研究都把它当做是组分为的强子分子态，并且很大程度上解释了相关的实验现象。由于在重夸克自旋对称性下，介子和介子属于同一自旋二重态，介子和介子属于另一自旋二重态，与类似，实验中观测到的和很有可能就是和的强子分子态。
即便实验上已经看到了许多奇特强子态的信号，但到目前为止量子数为的强子态还没有被观测到，其中表示粒子的自旋，和分别表示粒子在宇称和电荷反演变换下的性质。,奇,偶这样的量子数无法通过一对正反夸克给出，因此具有这些奇特量子数的介子必定是奇特强子态，值得特别关注。目前实验上发现的具有奇特量子数的介子共振结构包括等，其量子数均为。对于这些态的内部结构目前争议很大。
近日，理论物理研究所的博士研究生纪腾和董相坤在郭奉坤和邹冰松研究员的指导下，基于强子分子态的图像预言了一个由构成且量子数为的强子分子态的存在，记为，并给出了实验中寻找它的过程。他们发现若假定分别为形成的的强子分子态，则必定存在，其束缚力来自于轻介子（基态赝标量及矢量）交换，如图 2 所示。
图 2：系统通过交换基态赝标量和矢量介子形成束缚态示意图。
这些系统之间的相互作用可由重夸克自旋对称性联系起来。该研究团队首先给出了仅考虑道介子交换情况下单道及耦合道（三个的态可以相互耦合）的预言结果，而后又详细讨论了道交换对的质量和宽度的影响。最终他们预测，的质量为MeV，其宽度远小于MeV。经分析，他们预测的这个奇特强子态在即将升级的北京正负电子对撞机中有很大的可能性被发现。这个态如果被发现，不仅将会扩充奇特强子态家族，带来新的奇特量子数的成员，而且也会为强子分子态图像提供更强力的支持，对目前能区（类）粲偶素的结构带来更深入的理解。
该工作近日发表于 Phys. Rev. Lett. 129, 102002(2022)上。这项工作得到了中科院B类先导科技专项、B 类先导科技专项培育项目、国家自然科学基金委国家杰出青年科学基金、重点项目、彭桓武理论物理创新研究中心、中以合作研究项目以及由国家自然科学基金委和德国DFG联合设立的中德跨学科重大合作研究项目CRC110的支持。
