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传统夸克模型、新强子态的发现
除了由上、下、奇异夸克组成的强子,实验中还发现了由粲夸克和底夸克组成的强子。在已发现的强子中,粲偶素的数量是最多的,因此粲偶素成为研究强相互作用非常好的载体。组分夸克模型也可以自然地被应用到粲偶素能谱的研究中。根据QCD,夸克之间的相互作用可以唯象地分为两部分——库仑势和线性势,即著名的康奈尔势能,它可以成功地描述基态粲偶素和底偶素的能谱。为了描述粲偶素的能谱,著名的Goldfrey-Isgur(G-I)模型被提出,其考虑了自旋-自旋相互作用、自旋-轨道相互作用以及张量势,不仅能很好地描述大部分粲偶素能谱,而且可以描述由其他味道夸克所组成的强子的能谱,成为研究强子能谱的重要实验参考。
夸克模型成功地解释了重子八重态的磁矩,基于夸克模型得到的磁矩非常接近实验值。夸克模型可以很好地解释强子的强衰变,如著名的3P0模型解释了大部分强子强衰变到末态为两个强子的过程。3P0模型认为强子的强衰变是由真空中激发的一对正反夸克与组成初始强子的夸克重组形成一对新的强子的过程。夸克模型也被用来研究强子的辐射衰变以及弱衰变过程,对认识强子的内部结构起到了非常重要的作用。
世界上大型对撞机的运行为研究强子提供了新的机遇,实验中发现了一些具有里程碑意义的奇特强子态。比如,2003年,日本的Belle 实验室首次发现的类粲偶素X(3872)是最早被发现也是最重要的奇特强子态之一。X(3872)的命名表明物理学家对于它的内部结构还不太清楚,括号里的数字代表它的质量为3872MeV。2007年,Belle合作组首次发现由4个夸克构成的态,即四夸克态的候选者;2015年,LHCb合作组首次发现由5个夸克组成的态,即五夸克态的候选者。