日本科學(xué)家預(yù)言存在雙重子態(tài)粒子ΩΩ
日本理化學(xué)研究所24日發(fā)布公告稱,該研究所與京都大學(xué)、大阪大學(xué)組成的聯(lián)合研究小組利用超級計算機模擬,在理論上預(yù)言了一種新粒子——雙重子態(tài)粒子ΩΩ的存在。這項研究成果可望闡明基本粒子夸克如何組合物質(zhì)這一現(xiàn)代物理學(xué)的根本性問題。
世間所有物質(zhì)全部由被稱為夸克和輕子的基本粒子組成?淇擞猩峡淇、下夸克、奇夸克、粲夸克、底夸克和頂夸克6個種類。由3個夸克組成的粒子統(tǒng)稱為重子。質(zhì)子和中子由上夸克和下夸克3個組合構(gòu)成,實驗中還觀察到了3個奇夸克組成的Ω粒子。迄今為止已發(fā)現(xiàn)了多數(shù)由3個夸克組成的粒子。但是,自1930年代重質(zhì)子(1個質(zhì)子和1個中子)被發(fā)現(xiàn)以來,尚未發(fā)現(xiàn)由6個夸克組成的粒子(雙重子態(tài)粒子)。 日本科學(xué)家南部陽一郎提出的量子色動力學(xué)確認了夸克運動的基礎(chǔ)理論,可以統(tǒng)一描述夸克組成的粒子結(jié)構(gòu)和它們之間的強作用力。此次,研究小組通過發(fā)展理論方法、計算算法和改進超級計算機的性能,成功地縮小了數(shù)值計算誤差。他們模擬的結(jié)果之一是發(fā)現(xiàn)了兩個Ω粒子間的作用力,即當(dāng)兩個Ω粒子彼此逐漸接近時,在0.3×10-13厘米左右會相互吸引,但如果更接近就會強烈地排斥。由于這種吸引力,兩個Ω粒子可以形成結(jié)合狀態(tài)。此外,他們還發(fā)現(xiàn)新粒子ΩΩ具有與重質(zhì)子相似的特征。 該成果明確了雙重子態(tài)粒子ΩΩ在現(xiàn)實世界中存在的可能性。研究小組期待通過世界各地的重離子對撞實驗,在重質(zhì)子發(fā)現(xiàn)一個世紀(jì)后,雙重子態(tài)粒子被發(fā)現(xiàn)。該研究首次成功實現(xiàn)了從量子色動力學(xué)導(dǎo)出重子間的作用力。研究小組今后將利用大規(guī)模數(shù)值模擬,闡明6個夸克所組成的雙重子世界,并通過超算和數(shù)學(xué)模擬,澄清現(xiàn)代物理學(xué)中夸克如何結(jié)合成物質(zhì)這一基本問題。 |