The S- and P-wave fully charmed tetraquark states and their radial excitations

Abstract

Abstract Inspired by recent progresses in observations of the fully charmed tetraquark states by LHCb, CMS, and ATLAS collaborations, we perform a systematic study of the ground states and the first radial excitations of the S - and P -wave $$\textrm{cc}\bar{\textrm{c}}\bar{\textrm{c}}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:mtext>cc</mml:mtext> <mml:mover> <mml:mrow> <mml:mtext>c</mml:mtext> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>¯</mml:mo> </mml:mrow> </mml:mover> <mml:mover> <mml:mrow> <mml:mtext>c</mml:mtext> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>¯</mml:mo> </mml:mrow> </mml:mover> </mml:mrow> </mml:math> system. Their mass spectra, root mean square (r.m.s.) radii and radial density distributions are studied with the relativized quark model. The calculations show that there is no stable bound states for the fully charmed tetraquark states, and the r.m.s. radii of these tetraquark states are smaller than 1 fm. Our results support assigning X(6600) structure, M $$_{X(6600)}=6552\pm 10\pm 12$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow/> <mml:mrow> <mml:mi>X</mml:mi> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mn>6600</mml:mn> <mml:mo>)</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>6552</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>10</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>12</mml:mn> </mml:mrow> </mml:math> MeV, as one of the $$0^{++}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msup> <mml:mn>0</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:math> (1 S ) and $$2^{++}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msup> <mml:mn>2</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:math> (1 S ) states or their mixtures. Another structure also named as X(6600) by CMS Collaboration, M $$_{X(6600)}=6.62\pm 0.03^{+0.02}_{-0.01}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow/> <mml:mrow> <mml:mi>X</mml:mi> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mn>6600</mml:mn> <mml:mo>)</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:mn>6.62</mml:mn> <mml:mo>±</mml:mo> <mml:mn>0</mml:mn> <mml:mo>.</mml:mo> <mml:msubsup> <mml:mn>03</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>-</mml:mo> <mml:mn>0.01</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>0.02</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> </mml:mrow> </mml:math> GeV, may arise from the lowest 1 P states with $$J^{PC}=0^{-+}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:msup> <mml:mi>J</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mi>PC</mml:mi> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:msup> <mml:mn>0</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>-</mml:mo> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:math> , $$1^{-+}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msup> <mml:mn>1</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>-</mml:mo> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:math> , and $$2^{-+}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msup> <mml:mn>2</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>-</mml:mo> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:math> . The possible assignments for X(6900) include the $$0^{++}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msup> <mml:mn>0</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:math> (2 S ), $$2^{++}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msup> <mml:mn>2</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:math> (2 S ) states, and the highest 1 P state with $$J^{PC}=0^{-+}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:msup> <mml:mi>J</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mi>PC</mml:mi> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:msup> <mml:mn>0</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>-</mml:mo> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:math> . As for X(7200), it can be interpreted as one of the highest 2 P states with $$J^{PC}=0^{-+}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:msup> <mml:mi>J</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mi>PC</mml:mi> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:msup> <mml:mn>0</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>-</mml:mo> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:math> , $$1^{-+}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msup> <mml:mn>1</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>-</mml:mo> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:math> , and $$2^{-+}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msup> <mml

Topics & Concepts