Parçacık fiziğinin kuark modelinde baryonlar (üç kuarktan oluşur), mezonlar (bir kuark-anti kuark çiftinden oluşur) ve egzotik parçacıklar (alışılmadık sayıda kuarktan oluşur) vardır.
χc1(3872)'nin nelerden oluştuğunu bulmak için fizikçilerin kütle ya da kuantum sayısı gibi özelliklerini ölçmeleri gerekmektedir.
Teoriler, χc1(3872)'nin çekicilik ve antikarm kuarklardan oluşan geleneksel bir charmonyum hali ya da dört kuarktan oluşan egzotik bir parçacık olabileceğini öne sürüyor.
Bu türden egzotik bir parçacık, sıkıca bağlanmış bir tetrakuark, moleküler bir durum, bir cc-gluon hibrid durumu, bir vektör glueball veya farklı olasılıkların bir karışımı olabilir.
Daha önce, LHCb fizikçileri kuantum sayısını 1++ olarak bulmuş ve 2020'de parçacığın genişliği (yaşam süresi) ve kütlesinin hassas ölçümlerini yapmıştı.
Araştırmacılar ayrıca düşük enerjili saçılma parametreleri olarak bilinen parametreleri de ölçtüler.
Elde ettikleri sonuçlar, kütlesinin D0 ve D*0 mezonlarının kütlelerinin toplamından sadece biraz daha küçük olduğunu gösterdi.
Bu sonuçların ardından teorik topluluk ikiye bölündü. Bazıları χc1(3872)'nin uzamsal olarak ayrılmış D0 ve D*0 mezonlarından oluşan moleküler bir durum olduğunu savundu.
Bu moleküler durum, parçacıkların tipik boyutundan çok daha büyük ve ağır bir çekirdekle daha karşılaştırılabilir olacaktır.
Ancak bu argüman, fizikçilerin moleküler nesnelerin hadron-hadron çarpışmalarında bastırılmasını beklemesi ve χc1(3872)'nin bol miktarda üretilmesi gibi bir sorunla karşılaşır.
Diğer teorisyenler sonuçları χc1(3872)'nin 'kompakt' bir bileşene sahip olduğunun açık bir kanıtı olarak yorumladılar. Bu, ya sıkıca bağlı bir charmonyum ya da bir tetrakuark içeren çok daha küçük boyutlu bir parçacık olduğu anlamına gelir.
χc1(3872)'nin ne içerdiğini belirlemeye yardımcı olmanın bir yolu, farklı hafif parçacıklara bozunma olasılıkları arasındaki oranı (dallanma fraksiyonları) hesaplamaktır.
Fizikçiler, uyarılmış bir charmonyum durumuna ya da bir charmonyum durumuna ve bir fotona bozunma oranını karşılaştırarak, ne tür bir parçacık olduğuna dair ipuçları toplayabilirler.
Açık bir teorik işaret vardır: eğer oran inişli çıkışlı değilse, bu χc1(3872)'deki bazı kompakt bileşenlerin kanıtıdır ve saf moleküler modelin lehine değildir.
Şimdi, LHC Run 1 ve Run 2 verilerinin tamamını kullanarak, LHCb bilim insanları bu oranların altı standart sapmayı aşan bir anlamlılıkla inişli çıkışlı olmadığını buldular.
Oranların ölçülen büyük değeri, χc1(3872) parçacığı için saf D0D*0 moleküler hipotezine dayanan beklentilerle tutarsızdır.
Bunun yerine, geleneksel (kompakt) charmonyum, bir charm kuark, charm anti kuark, hafif kuark ve hafif anti kuark içeren kompakt bir tetrakuark veya önemli bir kompakt çekirdek bileşenine sahip bir molekül karışımı dahil olmak üzere χc1(3872) yapısının diğer hipotezlerine dayanan çok çeşitli tahminleri desteklemektedir.
Kısacası, bu sonuç kompakt bir bileşen içeren χc1(3872) yapısı lehine güçlü bir argüman sağlamaktadır.