1964年,盖尔曼与茨威格分别独立提出夸克模型,认为介子有一个正反夸克对组成,重子有三个夸克组成,这就是传统夸克模型。在2003年之前,除了1GeV以下标量粒子之外,传统夸克模型在解释介子与重子性质时,十分成功。需要指出,夸克模型对应层子模型,1965-1966 年,北京基本粒子理论组独立提出层子模型。
2003年,著名数据组Belle发现X(3872),这个粒子性质奇特,为传统夸克模型所不能容纳,开奇特粒子态的先河,强子物理开始迅猛发展,中国物理学家开始真正登上历史舞台,像理论所、高能所、北大、清华、南开、中科大、兰大、湖南师大、南京师大、华电,等等,都做得十分不错。此后,奇特粒子如雨后春笋般地涌现。
2013年,著名数据组BESIII与Belle发现Zc(3900),这个粒子带电荷,标志着奇特粒子正式确立。2015年,著名数据组LHCb发现Pc(4380)与Pc(4450),这两个粒子带电荷,标志着五夸克态正式确立。2020年,著名数据组LHCb发现X(6900),随后被著名数据组CMS与ATLAS证实,从而确立了全重四夸克态。
研究奇特强子态,大约有如下几种理论方法:势模型、等效场论、BS方程、格点QCD、QCD求和规则,各有优缺点。现在我们把目光集中在QCD求和规则上。
QCD求和规则,从第一性原理出发,是研究非微扰效应的强有力工具,微扰贡献体现在威尔逊系数内,非微扰贡献用真空凝聚来表征,通过强子-夸克对偶假设,可以定出强子质量、衰变常数等基本参量,我们的主要任务,就是分析强子结构,构造夸克流。自2006年S.Narison与M.Nielsen研究X(3872)以来,涌现出了许多不错的工作。但是,批评从来就没有间断。
对于四夸克态来说,我们可以构造双夸克-反双夸克型的流,可以构造色单态-色单态型的流,还可以构造色八重态-色八重态型的流,但无论如何构造,总会找到一个菲兹变换,把它们变成色单态-色单态型的流,那么问题就来了。
从量子场论的观点出发,只要量子数相同,强子-夸克流就有耦合,四夸克流,不但与四夸克(分子)态有耦合,与介子对也有耦合,凭空抛弃介子对的贡献,QCD求和规则就有不可估量的不确定度。
最初,我们组,即华电QCD唯象研究组,对介子对的贡献是这样解释的:介子对对四夸克(分子)态贡献一个有限宽度而修正色散关系,如果宽度不大,对结果影响很小,可以忽略不计。实际上,这是一个折中的办法。
2019年,Lucha、Melikhov、Sazdjian死盯住介子对贡献不放,对QCD求和规则展开猛烈攻击。他们以朗道方程为基础,证明在QCD层次上,领头阶与次领头阶贡献完全被介子对贡献抵消,四夸克态出现在次次领头阶。然后,QCD求和规则沦陷,多夸克态方面的论文被大量拒稿。
2020年,我从六个方面驳斥这种错误论点:
第一,可以在颜色空间因子化的费曼图,有两个色单态集团,我们并不能单纯根据两个色单态集团,就归为介子对贡献或分子态贡献,因为二者都是有两个色单态集团构成。
第二,夸克与胶子,都是色囚禁的粒子,并不在质壳上,强行用朗道方程把它们限制在质壳上,是行不通的,不能强行应用朗道方程,朗道方程只适用于自由粒子。
第三,可以明确画出不可因子化的次领头阶费曼图,证明它有贡献,事实胜于雄辩。
第四,朗道方程是动量空间中的方程,完全独立于颜色空间,即使我们强行应用朗道方程,找到奇异性,但决不能断言“这是散射态引起的奇异性,还是分子态引起的奇异性?”除非事先约定,可因子化费曼图只对散射态有贡献,散射态会引起奇异性。
第五,事实胜于雄辩,Lucha、Melikhov、Sazdjian并没有得到任何只有次次领头阶贡献的可行的QCD求和规则。
第六,算符乘积展开是在深度欧几里德(类空)空间展开,与朗道方程南辕北辙,朗道方程适用于类时空间。
此外,具体计算表明,在强子层次上,如果以介子对贡献满足QCD求和规则,我们得不到任何布莱尔平台,必须引入四夸克(分子)态贡献才能得到布莱尔平台,介子对的贡献,只是微小地修正了极点留数。详细讨论见论文“Phys. Rev. D101(2020) 074011”,我们不但再现了Zc(3900)的质量,还预言了具有特殊量子数的粒子X(4670),随后,著名数据组LHCb发现X(4630),理论与实验符合极好。
随后,我补充一条,即四夸克态与传统介子,并非是点粒子,而是有一定空间尺度。我们用定域流来研究传统介子与四夸克态,如果要得到一个介子,两个介子之间,必须要满足一定的空间距离,而我们用色单态-色单态型的定域流,并没有探测介子对的机会,所以不必考虑介子对的贡献,见“arXiv:2102.07520 [hep-ph]”。至此,大家的论文,不会再因为“QCD求和规则研究多夸克态不可信”而被拒稿,标志着“QCD求和规则研究多夸克态正式确立”!