近日科學家或可能實驗性的產生第一個由三個以上夸克粒子——原子的基本構建單元——組成的外來亞原子粒子。如果這個粒子的確是物理學家所認為的情況，那麼它可能提供有關保持原子核作用力以及宇宙最早的時刻的線索。
“我們擁有這種非傳統粒子存在非常確鑿的證據，” 美國明尼阿波裡斯市明尼蘇達大學的物理學家羅納德·珀林（Ronald Poling）這樣說道。“但是真正讓我們感到興奮的是有關這種外來亞原子粒子的解釋，也即它可能是由四種夸克粒子組成。”這項研究被發表在6月17日的《物理評論快報》上。
自20世紀60年代起，物理學家就知道質子和中子組成了夸克粒子，也組成了上百種其它粒子。所有粒子都被分成兩個種類，一種是包含兩個夸克粒子的介子，另一種是包含三個夸克粒子的重子（包括質子和中子）。
在過去的十年間，很多物理學家，包括在日本進行貝爾實驗(Belle experiment)和在中國進行北京譜儀Ⅲ(BESⅢ)實驗的科學家們，他們在搜尋包括三個夸克粒子以上的粒子時並沒有獲得太大的進展。探測粒子內部是非常困難的，因為物理學家無法直接的觀測到夸克粒子。相反，他們必須測量一個既定粒子的所有特性，例如它的重量，所帶電量和衰變產物，以尋找可能罕見的特性，而這種罕見特性只可能通過奇特的夸克粒子組合來解釋。
貝爾和北京譜儀Ⅲ研究小組都在研究一種名為Y（4260）的怪異粒子，他們意識到這種粒子會衰變產生另一種有趣的粒子Zc(3900)。北京譜儀Ⅲ研究小組成員珀林說道，它的質量表明這種粒子可能是電中性介子，它是由兩個帶相反電量的夸克粒子組成，名為粲粒子和反粲粒子。但令人驚訝的是，兩個研究小組都發現Zc(3900)卻帶電。
事實上，珀林認為兩個夸克粒子或者三個夸克粒子都無法解釋Zc(3900)帶電以及它的質量問題。這導致物理學家得出這一令人激動的結論：這種粒子是由四個夸克粒子組成：一個粲粒子和一個反粲粒子，以及一個向上和反下粒子，後者非常輕並產生了淨正電荷。“粒子的電量成為它是四個夸克粒子狀態的確鑿證據。”美國紐約錫拉丘茲大學的物理學家托馬斯·斯克瓦爾尼茨基（Tomasz Skwarnicki）這樣說道。
假設四個夸克粒子排列的證據站得住腳，最大的問題是這些夸克粒子是如何排列的。Zc(3900)可能是四個夸克粒子的單一實體，斯克瓦爾尼茨基說道，但它也可能是兩個介子的結合，類似於兩個原子相連接形成分子。
珀林表示對粒子內部結構的理解可能增加物理學家對原子核強大作用力的理解，這將規定了夸克粒子是如何連接在一起以創造原子以及其它復合形式的物質。
此外，物理學家認為在宇宙大爆炸後不久，物質以單一夸克粒子以及膠子——一種理論上假設的無質量但具有強大作用力的粒子——組成的熱湯形式存在。很可能，隨著宇宙逐漸冷卻，熱湯凝固成外來的多夸克粒子結合體，例如Zc(3900)，隨後再分裂成現在所觀測到的粒子。“我們對於所有基本粒子和它們之間相互作用的理解越全面，我們理解宇宙是如何開始，以及如何到達現在的狀況的理解越深刻。”
