清华大学物理系2022级博士生王晰宁，在其博士论文共同导师清华大学物理系粒子物理核物理天体物理研究所所长、高能物理研究中心主任王青教授和南京师范大学教授、清华大学访问教授易凯的指导下，在紧凑型缪子线圈（CMS）实验上参与探测到全粲四夸克态家族。王晰宁自2021年开始作为中山大学2018级本科生参与实验分析并发挥了关键作用。2024年3月15日，相关研究成果以《13 TeV质子-质子对撞的J/ψ J/ψ质量谱上的新结构》（New structures in the J/ψ J/ψ mass spectrum in proton-proton collisions at 13 TeV）为题，发表在《物理评论快报》（Physical Review Letter）并被编辑推荐：“在J/ψJ/ψ质量谱中呈现出三个结构，X(6900)以及另外两个分别位于6.64和7.13 GeV附近的新结构。它们符合作为径向激发态家族的一部分成员的特征”（图1左）。

图 1：左图为PRL编辑推荐和简评。右图为双 J/ψ 质量分布和三个信号峰叠加在连续本底上的拟合结果，包括三个态之间的量子干涉效应。

CMS数据中衰变成一对J/ψ粒子的三个结构显示在图1（右），其中X(6600)（显著度超过5sigma）和X(7100) （显著度为4.7sigma）是CMS新探测到的结构，X(6900)已于2020年由LHCb实验发现。由于J/ψ粒子是粲夸克-反粲夸克的结合态，这些结构很自然地被解释为全粲四夸克态。同时CMS发现这三个结构展现出一种被称为“量子干涉”的奇特现象，这要求它们具有相同的量子特性，这也揭示了这些粒子态很可能来源于同一个四夸克态家族。因此，呈现在CMS实验数据的三重态为揭示它们的性质和探索奇特强子的内部结构提供了重要的线索，也为研究强相互作用的理论—量子色动力学提供了一个新的体系。

在该课题研究中，王晰宁在易凯、清华大学副教授胡震和南京师范大学及河南师范大学客座研究员格里·鲍尔（Gerry Bauer）的指导下作为主要贡献者之一从本科阶段就参与了这一分析。她在测量共振峰质量、宽度，显著度估算，统计误差及系统误差研究中发挥了重要作用。特别是在解决干涉模型中拟合难以收敛、局部最优及似然值异常等问题中，王晰宁开展了大量的研究工作，最终得到了CMS合作组的认可。

中国科学院院士、中国LHC项目的前负责人陈和生评论道：“祝贺中国CMS团队！自从1993年卡洛·鲁比奥（Carlo Rubbio，时任欧洲核子中心所长）将LHC项目引入中国科学院高能物理研究所（北京）30年以来，这是第一次由一个中国CMS团队主导发现新粒子，而且是意料之外的粒子。”

清华-南师CMS研究团队包括易凯（负责人）、胡震、格里·鲍尔（Gerry Bauer），南师研究员张敬庆、清华博士后穆罕默德·阿玛德（Muhammad Ahmad），复旦博士后高旭阳、南师2019级博士生温宏伟、清华2019级博士生刘锦枫、2022级博士生王晰宁、2023级博士生（原为南师2019级本科生）顾晋京，南师2020级本科生陈嘉华等。

中国CMS团队得到了中国科学院（CAS）、中国科学技术部（MoST）和中国国家自然科学基金（NSFC）的支持。清华--南师CMS团队获得了NSFC（11975010、12075123和12061141002）、中国科学技术部（MoST）、清华大学自主科研项目和笃实专项、南京师范大学科研启动项目的资助。

文章链接： http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.132.111901

王晰宁简介

王晰宁同学本科就读于中山大学物理学院，现为清华大学2022级物理系博士生，曾获综合奖学金一等奖，清华之友----九坤奖学金，优秀助教特等奖，博士生学术交流最佳报告奖一等奖，五校联盟博士生学术论坛报告二等奖。由南京师范大学教授、清华大学访问教授易凯以及清华大学物理系粒子物理核物理天体物理研究所所长、高能物理研究中心主任王青教授共同指导。

供稿｜王青课题组

编辑｜骆洁

审核｜宋灿立