$J/\psi\phi$ 质谱的实验探索、现状与启示

受 CDF 实验于 2009 年在 $J/\psi \phi$ 系统中报告的 $X(4140)$ 结构的启发，在 $J/\psi \phi$ 和 $J/\psi K$ 通道中进行了一系列搜索，最终声称在 $B \rightarrow J/\psi \phi K$ 系统中存在十个结构。本文全面回顾了实验进展，从 CDF 最初发现 $X(4140)$ 的证据，到 LHCb 实验的振幅分析和衍射过程研究，以及这些态的理论解释。LHCb 在 $J/\psi \phi$ 系统中确认了一个具有相对较大质量劈裂（约 200~MeV，采用自然单位制）的 $J^{PC} = 1^{++}$ 三重态。它们的质量平方值与可能的径向量子数近似呈线性关系，表明该三重态可能代表一个径向激发家族。对于该三重态中的第一个态 $X(4140)$，LHCb 报告的宽度与其他实验测量的宽度不一致，本文讨论了造成这种差异的可能原因。本文还研究了 Belle 实验通过双光子过程在 $J/\psi \phi$ 质谱中报告的 4.35~GeV 处的超出量与 LHCb 数据中潜在的自旋为 2 的超出量之间的潜在联系。此外，还讨论了均由两个矢量介子组成的 $J/\psi \phi$ 和 $J/\psi J/\psi$ 系统之间潜在的相似性。对这些系统的持续关注及其复杂性凸显了在各种实验中提高统计精度以进行进一步实验探索的必要性，特别是在 Dalitz 图上效率相对平坦的实验。文中还提及了 $J/\psi \omega$、$\phi \phi$、$\rho \omega$ 和 $\rho \phi$ 系统，并展望了 $J/\psi \Upsilon$ 和 $\Upsilon \Upsilon$ 系统的前景。