Review

Status and Prospects of Exotic Hadrons at Belle II

Sen Jia (贾森), Weitao Xiong (熊玮韬) and Chengping Shen (沈成平)

Chin. Phys. Lett. 2023, 40 (12): 121301

DOI: 10.1088/0256-307X/40/12/121301

Belle II实验上奇特强子态的研究进展和前景

2003年以来，实验上发现了大量难以利用传统夸克模型（由诺奖得主盖尔曼于1964年建立）解释的奇特强子态，包括由四个夸克组成的强子(四夸克态、分子态)，由五个夸克组成的强子(五夸克态)，以及含胶子自由度的强子(混杂态)等。对奇特强子态的研究有助于揭示非微扰强相互作用的本质，是当前世界各大高能物理大科学装置实验的核心内容之一，是高能物理研究的前沿领域。Belle II实验作为高亮度对撞机实验的典型代表，为奇特强子态的寻找和研究提供了很好的平台。在粲偶素和底偶素能区，奇特强子态又常被称为类粲偶素和类底偶素。

Belle II实验的前身是Belle实验。Belle实验共观测到了22个新的(类)粲偶素和(类)底偶素，见图1。值得提到的是，这里面包含第一个奇特强子态X(3872)和第一个带电的类粲偶素态Z_c(4430)^±。Belle实验还观测到带电的类底偶素Z_b(10610)^±和Z_b(10650)^±，为研究奇特强子态提供了丰富的实验信息。

图1. Belle实验发现新的(类)粲偶素和(类)底偶素。

图2显示了Belle II实验取数计划，到2034年左右，Belle II实验预期获取的数据量是Belle的50倍，积分亮度达到50 ab^-1，可以用来对奇特强子态进行深入研究。Belle II研究类粲偶素主要有四种方式，分别为B介子衰变、初态辐射过程、双光子过程以及粲偶素对的产生。研究底夸克偶素也有四种方式，分别是正负电子直接湮灭的过程、初态辐射过程、强子化跃迁过程以及辐射跃迁过程。

图2. Belle II实验取数计划。红色的线显示的是瞬时亮度，蓝色的线显示的是积分亮度。

Belle II对类粲偶素绝对分支比的测量具有很大的优势。在10.58 GeV能量点，B介子成对产生，Belle II通过完全重建其中一个B介子，利用K介子在另外一个B介子系统内的反冲来寻找类粲偶素，从而获得类粲偶素绝对分支比。目前Belle II升级了事例完全解释和神经元网络的算法，使得B介子的标记效率和连续区本底的压制得到大幅度提升，因此可以得到精度较高的类粲偶素绝对分支比。另外，在类粲偶素领域，Belle II会尝试在K⁺K^-J/ψ末态中寻找新的Y态，通过双光子过程证实X(4350)→ϕJ/ψ的存在并测量其量子数。

最近，Belle II实验在10.75 GeV能量点获取了一些数据，用来对γ(10753)进行系统的研究。利用这些数据，Belle II观测到了新的γ(10753)的衰变模式γ(10753)→ωχ_bJ(1P)，测量了e⁺e^-→B^(*)B ̅^(*)的截面，在ω反冲质量谱上寻找γ(10753)→ωη_b(1S)的信号，更多的分析也在进行中。在不久的将来，Belle II会在BB ̅ 阈值以上获取数据，来寻找新的X_b，Y_b和Z_b的态。如果Belle II将取数能量点设置在11.24 GeV及以上，可以获取Λ_bΛ ̅_b的事例样本，在Λ_b衰变中寻找由多夸克组成的奇特强子态。

总之，Belle II实验将利用大量正负电子对撞数据对类粲偶素和类底偶素开展系统研究，为揭示奇特强子态乃至非微扰强相互作用的本质贡献自己的力量。

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