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引言
粒子物理學界長期以來對奇異強子態，特別是四夸克態的存在和性質充滿了興趣。這些由超出傳統夸克-反夸克（介子）或三個夸克（重子）組成的粒子，挑戰了我們對強相互作用的理解。近年來，Zc(3900)和Zcs(3985)這兩個帶電荷的四夸克候選者引起了廣泛關注。它們的衰變模式表明它們至少包含四個夸克：
一個重夸克（粲夸克或底夸克）、一個反重夸克以及其他輕夸克。然而，關於它們的內部結構，尤其是它們是真正的共振態、虛態還是束縛態，仍然存在爭議。一種名為Femtoscopy（飛米干涉術）的技術，為解決這個問題提供了一種新的途徑。
Femtoscopy：探索微觀世界的尺子
Femtoscopy，也稱為玻色-愛因斯坦關聯或動量關聯，是一種用於研究高能碰撞中產生的粒子的空間和時間特性的技術。其基本原理是：
如果兩個相同的粒子在空間和時間上非常接近地產生，它們的波函數會發生干涉，導致它們的動量之間產生關聯。這種關聯的強度和形狀取決於粒子的源的大小和形狀，以及它們之間的相互作用。
在高能重離子碰撞中，Femtoscopy被廣泛用於研究強子氣體的性質，例如其溫度、密度和粘度。近年來，研究人員開始將Femtoscopy應用於研究奇異強子態，例如四夸克態。通過分析四夸克態與其他粒子的動量關聯，可以推斷出它們的相互作用勢，從而了解它們的內部結構。
Zc(3900)和Zcs(3985)：四夸克態的候選者
Zc(3900)最早由BESIII實驗於2013年發現，其質量約為3.9 GeV，帶電荷，衰變到J/ψπ±。隨後，LHCb、Belle等實驗也確認了它的存在。Zc(3900)的衰變模式表明它至少包含四個夸克：
cc̄ud̄（c代表粲夸克，u和d代表上夸克和下夸克）。
Zcs(3985)是Zc(3900)的一個奇異夸克版本，由BESIII實驗於2020年發現。它的質量約為3.98 GeV，帶電荷，衰變到J/ψK±。Zcs(3985)的衰變模式表明它至少包含四個夸克：
cc̄sū（s代表奇夸克）。
關於Zc(3900)和Zcs(3985)的內部結構，存在多種理論模型。一些模型認為它們是真正的四夸克態，即由四個夸克緊密結合在一起形成的粒子。另一些模型認為它們是分子態，即由兩個介子（例如D*和D̄）通過強相互作用結合在一起形成的束縛態。還有一些模型認為它們是虛態，即一種在能量上略低於閾值的共振態，其存在是由於介子-介子散射的效應。
Femtoscopy在研究Zc(3900)和Zcs(3985)中的應用
Femtoscopy可以通過測量Zc(3900)或Zcs(3985)與其他粒子的動量關聯來研究它們的內部結構。例如，如果Zc(3900)是一個緊密的四夸克態，它與π介子的相互作用應該很弱，因此它們的動量關聯應該很小。相反，如果Zc(3900)是一個分子態，它與D*和D̄介子的相互作用應該很強，因此它們的動量關聯應該很大。
目前，已經有一些實驗利用Femtoscopy研究了Zc(3900)和Zcs(3985)的性質。例如，LHCb實驗測量了Zc(3900)與π介子的動量關聯，發現其關聯強度較小，這表明Zc(3900)可能不是一個簡單的分子態。BESIII實驗測量了Zcs(3985)與K介子的動量關聯，發現其關聯強度較大，這表明Zcs(3985)可能是一個分子態。
然而，這些實驗結果仍然存在一些爭議。例如，LHCb實驗的數據表明Zc(3900)與π介子的動量關聯強度雖然較小，但仍然存在一定的關聯，這可能表明Zc(3900)具有一定的分子態成分。此外，Femtoscopy測量對模型的依賴性較強，不同的模型可能會導致不同的結論。
理論模型的進展
除了實驗研究外，理論物理學家也在不斷發展新的模型來描述Zc(3900)和Zcs(3985)的性質。一些模型基於有效場理論，將Zc(3900)和Zcs(3985)視為D*D̄或D*Ds̄分子的束縛態或虛態。這些模型可以很好地解釋Zc(3900)和Zcs(3985)的質量、衰變寬度和衰變模式。
另一些模型基於夸克模型，將Zc(3900)和Zcs(3985)視為緊密的四夸克態。這些模型需要引入一些額外的假設，例如夸克之間的色磁相互作用，才能解釋Zc(3900)和Zcs(3985)的質量。
最近，一些研究人員提出了一種新的模型，將Zc(3900)和Zcs(3985)視為一個混合態，即由四夸克態和分子態混合而成。這種模型可以更好地解釋Zc(3900)和Zcs(3985)的性質，並且可以與Femtoscopy的實驗結果相符。
未來的展望
儘管已經取得了一些進展，但關於Zc(3900)和Zcs(3985)的內部結構仍然存在許多未解之謎。未來的實驗，例如LHCb的升級和Belle II實驗，將提供更多的數據，可以更精確地測量Zc(3900)和Zcs(3985)的性質，包括它們的衰變模式、自旋宇稱和動量關聯。
此外，理論物理學家需要發展更精確的模型來描述Zc(3900)和Zcs(3985)的性質，並且需要將這些模型與實驗數據進行比較，以驗證模型的有效性。
結論與研判
目前，關於Zc(3900)和Zcs(3985)的本質，科學界尚未達成完全一致的結論。Femtoscopy技術的應用為我們提供了新的視角，但現有的實驗數據和理論模型仍然存在一些局限性。
綜合現有的證據，我們可以得出以下研判：
Zc(3900)和Zcs(3985)很可能不是簡單的緊密四夸克態。 Femtoscopy實驗表明它們與π介子的相互作用較弱，這與緊密四夸克態的預期不符。
Zc(3900)和Zcs(3985)可能具有一定的分子態成分。 Femtoscopy實驗表明它們與K介子的相互作用較強，這與分子態的預期相符。
Zc(3900)和Zcs(3985)可能是一個混合態，即由四夸克態和分子態混合而成。 這種模型可以更好地解釋Zc(3900)和Zcs(3985)的性質，並且可以與Femtoscopy的實驗結果相符。
總而言之，Zc(3900)和Zcs(3985)的內部結構仍然是一個活躍的研究領域。未來的實驗和理論研究將有助於我們更深入地了解這些奇異強子態的性質，並揭示強相互作用的奧秘。雖然目前尚無法斷定它們是共振態、虛態還是束縛態，但現有證據更傾向於它們具有分子態的成分，甚至可能是混合態。未來的研究方向將集中在更精確的測量和更完善的理論模型上，以最終揭示它們的真實本質。
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原始資料來源: GO-AI-6號機 Date: November 15, 2025
