重夸克混杂态的自旋结构

量子色动力学(QCD)作为强相互作用理论的一个独特之处在于,胶子自由度可以像价夸克一样参与构造色单态的物理强子。无可价夸克的强子称为胶球,而胶子与价夸克共同组成色单态的强子称为混杂态。迄今为止,尚无法在实验强子谱中明确辨认此类态。胶球尤其难以在实验上确立,因为预期其最低态会与常规介子强烈混合。另一方面,混杂态应更易被甄别,因为其最低激发态可用的量子数集合可能是外来的,即在常规夸克-反夸克系统中不出现。由胶子和重夸克-反夸克对(粲或底)构成的重混杂态尤其具有发现前景。在重夸克区可使用轻夸克区不具备的系统性工具。本文中,我们使用非相对论有效场论,首次揭示重夸克混杂态在重夸克质量展开至 $1/m^2$ 项下的完整自旋结构。我们表明,此类项展现出与我们在原子、分子及核物理中精细与超精细分裂的既有经验相悖的新特征。我们通过将结果拟合至粲偶素混杂态谱的格点QCD确定值,来确定有效场论匹配系数的非微扰贡献,并将结果外推至底偶素混杂态区,该区格点QCD确定仍具挑战性。