$D^+D^-$强子原子及其在$pp$和$p\bar{p}$碰撞中的产生

一对在强相互作用下稳定且带相反电荷的强子必然存在库仑束缚态。这种束缚态就是强子原子。我们研究了基态$D^+D^-$强子原子$A_{D^+D^-}$的性质和产生，该原子被称为dionium，其量子数为$J^{PC}=0^{++}$。利用针对$D^0\bar{D}^0$-$D^+D^-$耦合通道系统的非相对论有效场论，预测基态dionium的质量为$(3739.3 \pm 0.1)~\text{MeV}$，由于强相互作用，其结合能比库仑结合能降低了约10%。利用$D\bar D$强相互作用的格点输入，预测其衰变至中性$D^0\bar D^0$通道的宽度为$1.8^{+1.4}_{-0.6}$ keV。在数量级水平上估计了CMS和LHCb上dionium包容性瞬发产生的截面，以及PANDA上直接产生$p\bar p\to A_{D^+D^-}$的截面。特别地，我们预计在PANDA上可以收集到$\mathcal{O}(10^3\sim 10^5)$个反应链$p\bar p\to A_{D^+D^-}\to D^0\bar D^0 \to K^-\pi^+K^+\pi^-$的事件，并将获得关于粲介子相互作用和理解类粲偶素态的宝贵信息。