1964年，美國物理學家蓋爾曼（Murray Gell-Mann）和茨威格（George Zweig）提出夸克模型，認為質子和中子并非基本粒子，而是由三個夸克構成的，這類粒子稱為重子，另一類粒子則由一個正夸克和一個反夸克構成，稱為介子；重子和介子統稱強子。除了普通的重子和介子之外，他們還提出可能存在奇特類型的粒子，如在介子或重子中加入一對正、反夸克，形成四夸克介子或五夸克重子。經過幾十年不懈探索，這些粒子的存在性終究得到了實驗證實?？淇四Ｐ偷慕⑹谷祟悓ξ镔|結構的認識一次次達到新高度；目前已知的夸克包括上夸克、下夸克、粲夸克、奇異夸克、底夸克和頂夸克六種。
在底介子到粲夸克偶素、phi介子和帶電K介子的衰變過程中，LHCb研究團隊發現粲夸克偶素與帶電K介子組合的不變質量譜中存在明顯的增強結構。進一步的分析表明，該系統存在兩個共振態結構，分別被命名為Zcs(4000)和Zcs(4220)；這兩個共振態通過強相互作用衰變到粲夸克偶素和帶電K介子，故至少由cc[bar]us[bar]四個夸克構成。具有這一組分特性的四夸克態在實驗上十分稀有；此前，北京譜儀（BESIII）實驗于2020年11月宣布發現可能含有奇異夸克的類粲偶素四夸克態Zcs(3985)。LHCb研究團隊還在粲夸克偶素和phi介子組合的不變質量譜中發現了兩個新的四夸克態X(4685)和X(4630)的存在。
張黎明副教授和北京大學物理學院2016級博士研究生許澤華是本次發現的主要完成人。許澤華等人精確測量了這些新四夸克態的質量、寬度等參數，對于理解其內部結構具有重要意義。張黎明指出，BESIII實驗觀測到的Zcs共振態具有寬度窄、壽命長的特點，與通常討論的由相互作用衰變的介子態明顯不同，因而更像是兩個普通介子通過類似原子核間核力形式結合在一起，構成類分子態結構；而這次觀測到的Zcs共振態明顯較寬，與緊致結合的四夸克態更為相符。
藝術家對 Zcs四夸克態的印象（圖片來源：CERN）
LHCb是歐洲核子研究中心大型強子對撞機上的粒子物理實驗裝置，實驗合作組由來自18個國家和地區89家機構的1400余名科研人員組成。2011—2018年，LHCb實驗獲取了大量質子-質子對撞數據，并以此為基礎發表學術論文550余篇。LHCb中國研究團隊創立于2000年，成員來自北京大學、清華大學等八所高校和科研機構，近年來取得了一系列具有國際影響力的研究成果?！伴L期參加這樣的國際大科學合作，在世界規模最大、能量最高的科學裝置上從事前沿課題研究，與世界頂尖水平的科學家和多元文化背景的同行攜手探究物質的基本結構和相互作用，對于我們，尤其是青年教師和學生來說，不僅有利于自身研究能力的提升，更有助于不斷促進人類揭示自然界的奧秘?！盠HCb中國研究團隊負責人高原寧院士高度評價國際合作研究對學科發展和人才培養的重要意義。
上述研究是由清華大學和北京大學的研究人員主導，LHCb實驗合作組完成并發布的。研究論文預印本已發表，并投稿至《物理評論快報》（Physical Review Letters）；按照高能物理學界的慣例，論文由合作組全體成員依作者姓氏英文字母順序共同署名。相關研究工作得到國家自然科學基金、國家重點研發計劃資助，以及清華大學自主科研計劃和“雙一流”學科建設項目、北京大學建設世界一流大學（學科）和特色發展引導專項的經費支持。
論文預印本鏈接：https://arxiv.org/abs/2103.01803
LHCb實驗官方報道：http://lhcb-public.web.cern.ch/lhcb-public/
歐洲核子研究中心官方報道：https://cerncourier.com/a/lhcb-observes-four-new-tetraquarks/
