宇宙中可觀測物質(zhì)的絕大部分都是由核子組成的。核子是一類穩(wěn)定的強(qiáng)子，其基本組成是夸克和膠子。描述夸克和膠子之間強(qiáng)相互作用的理論，量子色動(dòng)力學(xué)（QCD），在高能區(qū)的性質(zhì)已經(jīng)被精確檢驗(yàn)。但是在低能區(qū)，由于強(qiáng)相互作用的非微擾特性，在高能區(qū)所用的微擾解析計(jì)算方法將不能適用。因此對(duì)于夸克和膠子如何構(gòu)成強(qiáng)子，人們還知之甚少。大部分強(qiáng)子的質(zhì)量譜可以被夸克模型所解釋，最近20多年實(shí)驗(yàn)上又發(fā)現(xiàn)了不少超出夸克模型的新強(qiáng)子。它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是粒子物理與中高能核物理的一個(gè)熱點(diǎn)問題。另一方面，借助于超級(jí)計(jì)算機(jī)，從格點(diǎn)QCD的模擬可以數(shù)值求解出強(qiáng)子的質(zhì)量譜。這種從第一性原理出發(fā)得到的結(jié)果，對(duì)我們理解強(qiáng)子結(jié)構(gòu)起到了重要作用。

楊智副研究員與合作者在論文中提出了一種在哈密頓有效理論的框架下結(jié)合夸克模型和格點(diǎn)QCD結(jié)果研究近閾強(qiáng)子態(tài)的新方法。夸克模型對(duì)近閾Ds介子的預(yù)言比實(shí)驗(yàn)測量高出了近100MeV，如圖1所示。該論文擬合了格點(diǎn)QCD對(duì)3個(gè)近閾Ds介子，Ds0(2317)、Ds1(2460)和Ds1(2536)的模擬結(jié)果，確定模型中裸態(tài)與D(*)K介子對(duì)的耦合以及D(*)K之間的相互作用。如圖2左邊兩個(gè)小圖所示，該方法可以很好地?cái)M合格點(diǎn)的結(jié)果。并且對(duì)Ds2(2573)的預(yù)言也和格點(diǎn)的結(jié)果一致，如圖2第三個(gè)小圖所示。

圖2：擬合格點(diǎn)結(jié)果Ds0(2317)(左圖)、Ds1(2460)和Ds1(2536)(中圖)，以及Ds2(2573)的預(yù)言(右圖)