近日，兰州大学稀有同位素前沿科学中心青年研究员刘明珠及其合作者应邀在物理学顶级期刊《Physics Reports》上发表题为《Three ways to decipher the nature of exotic hadrons: multiplets, three-body hadronic molecules, and correlation functions》(Physics Reports,2025, 1108，1–108)的长篇综述文章。兰州大学为第一单位，刘明珠为论文第一作者，北京航空航天大学耿立升教授为通讯作者。
强相互作用是自然界四种基本相互作用之一，其基本自由度是夸克和胶子。强相互作用的基本理论是量子色动力学(QCD)，它具有两个重要特性：渐近自由和色禁闭。渐近自由意味着强相互作用在低能状态下变得较强，使得微扰理论不再适用;而色禁闭则表示在低能状态下，强相互作用的自由度是强子，而非夸克和胶子，这导致理论和实验自由度之间的不匹配。这些特性使得在低能区进行强相互作用的理论和实验研究极为困难。强相互作用研究因此成为全球大科学装置的主要研究目标，被列入国家自然科学基金委“十四五”规划的第15个优先研究方向。
1964年，美国物理学家默里·盖尔曼和乔治·茨威格分别独立提出了夸克模型，成功解释了当时实验上发现的所有强子。根据夸克模型，强子可以分为由正反夸克组成的介子或由三个夸克组成的重子。该理论取得了巨大的成功，盖尔曼因此获得了1969年的诺贝尔物理学奖。然而，自2003年以来，实验上发现了一系列不同于传统介子或重子的新强子态，如X(3872)、Zc (3900)、Pc (4312)、X(6900)等。这些发现对传统夸克模型提出了挑战，同时也为深入研究强相互作用提供了新的机遇。绝大多数新强子态位于一对传统强子的质量阈值附近，因此是强子分子态的可能候选者。最常见的强子分子态是原子核及超核，通常被认为是由核子(质子、中子)及超子(如Λ超子)在核力作用下形成的弱束缚体系。
三种研究奇特强子分子态构型及对应的强子-强子相互作用的系统方法
理解新强子态的内部构型、研究强子-强子相互作用是当前强子物理研究的重要课题。该文章系统综述了检验两体非微扰强相互作用及相关新强子分子态构型的三种系统方法：多重态强子分子态、三体强子分子态和动量关联函数。如图所示：方法一通过检验强子分子态候选者由对称性关联的伙伴态的存在与否来验证其分子态构型;方法二通过相关三体强子分子态的存在与否来检验强子-强子相互作用及相应的分子态构型;方法三利用在强子对撞过程中产生的粒子对之间的动量关联函数直接研究强子-强子相互作用，从而检验其可能对应的分子态构型。综述系统回顾了对多重态强子分子态、三体强子分子态的谱学、衰变和产率等可观测量及两强子关联函数等可观测量的众多研究，为未来实验及格点量子色动力学研究强子-强子相互作用和检验相关的新强子态分子态构型提供了重要的理论参考并指出了可能的突破方向。
《Physics Reports》创刊于1971年，每年只发表约50篇文章，是物理学和交叉学科类久负盛名、最具影响力的国际综述性期刊之一，近五年平均SCI影响因子为25.9。该刊每期只发表一篇论文，全部由杂志编辑邀约在全球相关领域做出突出贡献的专家学者撰稿，对相关领域的发展具有重要的引领和指导作用。
