CERN 大型强子对撞机（LHC）ATLAS 合作组的物理学家报告称，已在高能质子—质子碰撞数据中观测到一种新型奇异粒子——Bc*+ 介子。这一粒子是 Bc+ 介子的激发态，两者均由一个粲夸克和一个底反夸克组成。

据介绍，质子和中子等物质基本组成单元属于强子。强子是由夸克通过强相互作用束缚形成的复合粒子，主要分为两类：由三个夸克构成的重子（如质子和中子），以及由一对夸克—反夸克构成的介子。尽管相关研究已持续数十年，强相互作用如何在强子内部束缚夸克的诸多细节仍未完全厘清。

由重夸克（例如粲夸克或底夸克）组成的介子，被视为检验强相互作用理论描述的重要实验平台。研究团队指出，含有两种不同重夸克的 Bc+ 介子尤其受到关注，因为其内部结构由一个粲夸克和一个底反夸克构成，为研究强核力提供了独特体系。

在本次研究中，ATLAS 合作组在 LHC 的高能质子—质子碰撞中产生了 Bc+ 介子的激发态 Bc*+。根据团队介绍，Bc*+ 预期会迅速衰变为一个 Bc+ 介子和一个光子。若能同时探测到该光子以及随后 Bc+ 介子的衰变产物，将构成 Bc*+ 介子存在的直接证据。

实验面临的主要技术难点在于质量差异极小。理论预期显示，Bc*+ 介子的质量仅略高于 Bc+ 介子，这意味着衰变产生的光子能量非常低，低到难以通过常规光子识别方法加以探测。

为此，研究人员没有采用标准的光子识别技术，而是转而寻找光子在 ATLAS 追踪探测器中转化为电子—正电子对的迹象。该转化会在距离初始质子—质子碰撞点一定位置处产生一对紧密的带电粒子轨迹，其起点与碰撞点存在明显偏移。

团队表示，这些电子和正电子的横向动量低至 100 MeV，远低于 ATLAS 以往分析中通常研究的动量范围。为能够有效重建这类低动量轨迹，研究人员部署了专门的轨迹重建程序，从而实现对由光子转化产生的电子—正电子对的识别，并据此锁定 Bc*+ 介子的信号。

基于上述方法，ATLAS 合作组测得 Bc*+ 介子与 Bc+ 介子的质量差为 64.5 ± 1.4 MeV。研究团队指出，该结果落在现有理论预期范围之内，但与部分最新高精度现代计算结果存在一定差异。

物理学家表示，这一测量为描述含重夸克粒子质量的理论模型提供了新的实验输入，有望推动对强核力性质及强相互作用机制的进一步研究。

据悉，相关成果将发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上，论文题为《利用 ATLAS 探测器观察 Bc*+ 介子》（"Observation of the Bc*+ meson with the ATLAS detector"），作者为 ATLAS 合作组，论文编号为 arXiv: 2605.16228，目前处于待刊状态。