四粲夸克組成的新粒子首現(xiàn)身,可解釋質(zhì)子中子如何形成
據(jù)歐洲核子研究中心(CERN)官網(wǎng)近日報道,該機(jī)構(gòu)的大型強(qiáng)子對撞機(jī)底夸克實(shí)驗(LHCb)合作組首次觀察到一種由4個粲夸克組成的新粒子,這一發(fā)現(xiàn)將幫助物理學(xué)家更好地理解夸克之間如何緊密“相擁”,形成質(zhì)子和中子等復(fù)合粒子,并有助發(fā)現(xiàn)新物理學(xué)。
由兩個粲夸克和兩個粲反夸克組成的“四夸克態(tài)”(藝術(shù)圖)。圖片來源:CERN官網(wǎng) 夸克通常三兩成群,形成名為“強(qiáng)子”的粒子。但幾十年來,理論學(xué)家預(yù)測存在四夸克和五夸克強(qiáng)子——所謂的“四夸克態(tài)”(tetraquarks)和“五夸克態(tài)”(pentaquarks)。這些四夸克態(tài)和五夸克態(tài)被稱為“奇特強(qiáng)子”。近年來,包括LHCb在內(nèi)的實(shí)驗已經(jīng)證實(shí)了其中一些奇特強(qiáng)子的存在,如2015年清華大學(xué)參與的LHCb團(tuán)隊首次證實(shí)了“五夸克態(tài)”的存在。 科學(xué)家認(rèn)為,這些夸克之間非比尋常的組合是研究強(qiáng)力的理想“實(shí)驗室”,而深入了解強(qiáng)力對于發(fā)現(xiàn)新物理學(xué)至關(guān)重要。強(qiáng)力是讓質(zhì)子、中子和原子核緊密結(jié)合的強(qiáng)相互作用,是自然界4種已知基本力之一,另外3種基本力分別為引力、電磁力和弱力。 在最新研究中,LHCb團(tuán)隊仔細(xì)分析了大型強(qiáng)子對撞機(jī)(LHC)此前兩輪運(yùn)行期間,LHCb探測器采集到的所有數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)J/ψ粒子對(一個J/ψ粒子由一個粲夸克和一個粲反夸克組成)的質(zhì)量分布出現(xiàn)了一個“突起”,且該“突起”的統(tǒng)計顯著性為5西格瑪,達(dá)到了可以宣布發(fā)現(xiàn)新粒子的閾值,另外,該粒子的質(zhì)量表明它由4個粲夸克組成。 LHCb合作組發(fā)言人喬瓦尼·帕薩洛瓦表示:“由4個夸克組成的粒子非常奇特,LHCb等實(shí)驗迄今觀察到的‘四夸克態(tài)’最多只包含兩個重夸克,而我們最新發(fā)現(xiàn)的是首個由4個同類型重夸克——兩個粲夸克和兩個粲反夸克組成的粒子! 目前,科學(xué)家尚不清楚新粒子是“真正的四夸克態(tài)”——由4個夸克緊密結(jié)合在一起的系統(tǒng),還是一對兩夸克粒子松散結(jié)合成的類似分子的結(jié)構(gòu),但無論哪種方式,都將有助理論學(xué)家檢驗強(qiáng)相互作用理論。 (來源:科技日報)
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