奇特介子的观察

1997年美国布鲁克海文国家实验室的E852合作组宣称他们观察到一种质量为1．37京电子伏／C2、自旋为1、宇称为负、C宇称（电荷共轭宇称）为正的奇特介子。这条消息引起了国际高能物理界的广泛注意。

什么是奇特介子？顾名思义，它不是一般的介子，是“奇特”的。在长期的研究中，实验观察到的一般介子，都是由一个夸克（迄今为止视为构成物质的最基本单元）和一个反夸克（夸克的反粒子）组成。而粒子物理一种成功的称为量子色动力学的理论预言还可能存在不是由一个夸克和一个反夸克组成的介子，这主要指胶子球（由两个或三个或更多胶子组成）、混杂态（由一个夸克、一个反夸克和胶子组成）或四夸克态（由两个夸克和两个反夸克组成）。由一个夸克和一个反夸克组成的一般介子，具有确定的量子数（包括自旋、宇称和电荷共轭宇称量子数）。如果一个介子的量子数在上述允许量子数之外，这种介子被称为奇特介子，它们是胶子球态或者是混杂态或者是四夸克态。例如自旋为零、宇称和C宇称皆为负的粒子，或自旋为零、宇称为正、C宇称为负的粒子，或自旋为1、宇称为负、C宇称为正的粒子。虽然量子色动力学理论早就预言了它们的存在，但到目前为止，还没有一个奇特介子在实验上被非常确定下来，所以粒子物理界无论在理论上还是实验上都有很大的兴趣研究奇特介子，因为粒子物理研究的任务就是创新，就是寻找新的、奇特的粒子及其规律。奇特介子的存在与否靠实践来检验。如何将奇特介子和一般介子区别开？首选的方法是从实验中寻找一般介子所不具备的、独特的量子数的粒子。

十多年来，许多实验组，如：欧洲核子研究中心的GAMS合作组，日本高能物理所的一个实验组，俄罗斯高能物理所的VES合作组，都宣称已观察到自旋为1、宇称为负、C宇称为正的奇特介子。

E852合作组利用AGS加速器，用18京电子伏／C动量的负π介子打质子靶产生η、负π和质子，找到了4万多个这类事例。他们测量了角分布，并采用分波振幅分析方法，拟合出对应于自旋为1、宇称为负、C宇称为正处有一共振态，其质量（η和π）为1．37京电子伏／C2，宽度约为385百万电子伏／C2。他们给出的结果与过去的几个实验相比，质量大致符合，但实验精度高。结果公布以后引起了极大的关注和热烈的讨论。但也存在争议，主要是这个实验采用分波振幅分析法所需的实验事例数仍嫌不够，这会影响拟合的可靠性。此外，还对实验的粒子鉴别和本底排除等问题有不同看法。看来，该粒子的确认还需作进一步努力。特别需要另一类实验（如对撞机实验）的检验。

中国科学院高能物理所北京谱仪近些年来有人也在进行这方面的研究。相信随着数据量增加，对奇特介子的研究会给出有意义的结果。

目前，即使这个奇特介子的存在被确认了，但它究竟属于哪一类粒子也由于数据不充分以及理论模型的依赖性而不能确定。现人们认为这种奇特介子是四夸克态或混杂态的可能性大。

尽管E852实验还有一些不确定性，但仍不失其重要性，奇特介子的确认将对检验和发展粒子物理的标准模型理论向前推进了一大步。