南京师范大学物科院朱瑞林教授在重味物理研究中取得重要进展

物科院朱瑞林教授与南开大学郝伟博士在中国科技卓越期刊《中国物理C》上以封面文章的形式发表了题为“Beauty-charm meson family with coupled channel effects and their strong decays”的研究成果。该研究首次在非淬火图像下系统研究了底粲介子能谱和两体强衰变，为双重味强子家族能谱的构建和实验寻找提供了重要的理论参考。

底粲介子是由底夸克和粲夸克两种不同重味夸克组成的一类强子系统， 该家族第一个成员Bc(1S)在1998年被美国CDF实验首次发现。我国张肇西院士、陈裕启研究员、吴兴刚教授和乔从丰教授等人在底粲介子发现之前和之后做过重要的理论工作。底粲介子与其它双重介子体系不同的地方是，在当前正负电子对撞机上难以产生，而在强子对撞机上探测又伴随着非常复杂的强子背景。欧洲大型强子对撞机上LHCb、CMS和ATLAS实验近年来新发现了另外3个成员的信号，但是其中2个成员的质量谱仍然无法确定。我们在传统哈密顿内引入了四夸克成分的贡献后，在非淬火的图像下系统计算了底粲介子能谱，能够统一解释实验和格点QCD的结果，同时发现耦合道效应对于高的激发态质量产生一个大的偏移。下图所示给出了理论计算结果与传统GI模型、实验数据和格点QCD模拟的对比，其中纵坐标给出底粲介子的质量，在自然单位制下光速c被置为无量纲数1。

为了在实验上尽快探测到基态矢量Bc*介子和其它粒子，朱瑞林教授与硕士研究生耿乙淇和曹明祺提出了一种新的测量方案。论文在自然指数期刊PHYSICAL REVIEW D上以快报(Letter)形式发表，题目为 “Distinguishing the low-lying vector beauty-charm meson via polarization analysis”。

在该论文中，我们系统研究了基态矢量Bc*介子的电磁衰变，纯轻衰变，以及到粲夸克偶素和轻强子衰变过程。我们发展了势非相对论量子色动力学理论，将双重介子的电磁衰变有效拉氏量拓展到了不等质量双重夸克体系。研究发现通过对矢量粲夸克偶素自旋进行极化测量，可以帮助我们区分基态矢量Bc*介子的信号。通过研究，我们提出了矢量（赝标）重味介子到矢量重味介子跃迁过程中可能存在着普遍性极化规律，即赝标-矢量介子跃迁过程在大反冲区域末态矢量介子主要以纵向极化为主，而矢量-矢量介子跃迁过程中末态矢量介子主要是横向极化。值得注意的是，LHCb实验组最近发表的关于基态赝标Bc介子到粲夸克偶素和两个pion介子衰变过程的测量[JHEP04 (2024) 151]，指出实验测量结果与我们2014年给出的理论预言高度一致。