[论文解读] Three-body study of the $T_{cc}(3875)^+$ from lattice QCD

H. Alharazin, André Baião Raposo+8 more|arXiv (Cornell University)|Feb 19, 2026

Quantum Chromodynamics and Particle Interactions被引用 0

一句话总结

本论文描述了使用三体 DDπ 形式的格点量子色动力学对双铬四夸克态 Tcc+(3875)^{+} 的首次研究，分析 I=0 的 DDπ 系统以捕捉 DD*, DDπ 以及三体效应，并将其应用于在 Mπ ≈ 280 MeV 时的 CLS 系列。

ABSTRACT

We discuss an ongoing first lattice study of the doubly-charmed tetraquark $T_{cc}^+$(3875) via a three-body approach. We investigate the $DDπ$ system in the $I=0$, $C=2$ sector, where the $T_{cc}^+$ appears as a pole in the $J^P = 1^+$ $DDπ$ elastic scattering amplitude. The approach automatically incorporates two-body $DD^*$ and three-body $DDπ$ effects and treats left-hand cuts due to single $π$ exchanges. Two CLS ensembles, X252 and X253, with pion mass $M_π\approx 280$ MeV, are used, and an operator set comprised of two- and three-hadron and tetraquark operators is employed to extract finite-volume energies. Additional inputs are required for the three-body finite-volume analysis, in the form of amplitudes for the $I=1$ $DD$ and $I=1/2$ $Dπ$ two-body subsystems. We present preliminary results for these subchannels and perform exploratory three-body spectra determinations for simple choices of the three-particle K-matrix $\mathcal{K}_{ ext{df}, 3}$, allowing a first comparison to the lattice spectrum.

研究动机与目标

• 从 QCD 出发，使用包含 DDπ 动力学和左手切换的三体形式来推动并研究 Tcc+(3875)^{+} 状态。
• 将 DD*, DDπ 与三体 DDπ 状态纳入一个有限体框架，以获得近阈结构的极点。
• 从格点数据中提取并约束两体子系统（DD 和 Dπ）以信息化三体量化条件并搜索 Tcc+ 极点。

提出的方法

• 使用 I=0, C=2 的 DDπ 系统的相对论场论（RFT）三体形式来避免左手切换并包含 DD*, DDπ 状态。
• 使用三粒子量化条件 QC3 并求解积分方程以从拟合的两体和三体 K 矩阵得到连通的 DDπ 振幅。
• 通过分阈拓展参数化三体 K_df,3，含等位与非等位项并拟合来自格点数据的有限体光谱。
• 分析 CLS 系列 X252 与 X253，在 Mπ ≈ 280 MeV 时的有限体光谱，以约束 DD 与 Dπ 两体振幅并进行探索性三体拟合。

Figure 1 : Plot of the $s$ -wave phase shift for the $I=1$ $DD$ subsystem. The solid blue line is the best ERE3 fit described in the text and the red points show the data. Two levels included in the fit (ground states of the $(L\bm{P}/2\pi)^{2}=2,3$ frames) are not shown, as their error bars cross f

实验结果

研究问题

• RQ1 三体格点 QCD 框架是否能够再现 DDπ 通道中 Tcc+(3875)^{+} 的近阈结构？
• RQ2 DD 与 Dπ 两体子系统如何约束三体 K 矩阵及由此产生的 DDπ 振幅？
• RQ3 在将 DD* 与三体 DDπ 效应纳入后，对有限体光谱和 Tcc+ 区域极点结构的影响如何？
• RQ4 描述 CLS 系列观测光谱的一致性参数化 K_df,3 的合理性？
• RQ5 对 DD、Dπ 与 DDπ+DD* 光谱的同时分析在多大程度上可以提高对 Tcc+ 极点的确定？

主要发现

• 初步的两体分析显示 I=1 DD s 波散射参数具有适度吸引的相互作用（a0,s M_D = 2.21(7)）。
• Dπ I=1/2 子系统数据在 p 波得到一个结合态的 D*，在 s 波根据通道不同也得到一个结合态样的 D*，M_D*/M_D ≈ 1.07041(63) 和 gM_D ≈ 0.542(96)。
• 初始 QC3 拟合若 K_df,3=0 描述 DD*+DDπ 谱较差（χ²/d.o.f. ≈ 247/12）；加入 K_df,3_E 与等位项后拟合改善（χ²/d.o.f. ≈ 66/10）。
• 结果表明描述格点光谱需要非零的三体短程相互作用，并且对所有子系统进行同步拟合是一个有前景的方向。
• 该工作展示了未来在近物理 pion 质量下使用三体形式研究 Tcc+(3875)^{+} 的可行性。

Figure 2 : The $D\pi$ spectrum on each ensemble is shown on the left. On the right, the $s$ - and $p$ -wave phase shift plots show the best fits described in the main text. The rest frame $A_{1g}$ and $T_{1u}$ levels included in the fit are displayed in red. The $D^{*}_{0}$ appears as a virtual boun