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四粲夸克组成的新粒子首现身,或助理解质子中子如何形成

创新网 2020-07-10 16:29 出处:科技日报据欧洲核子研究中心(CERN)官网近日报道,该机构的大型强子对撞机底夸克实验(LHCb)合作组首次观察到一种由4个粲夸克组成的新粒子,这一发现将帮助物理学家更好地理解夸克之间如何紧密“相拥”,形成质子和中子等复合粒子,并有助发" /> <meta name="tags" content="新粒子,粲夸克" /> <meta content="always" name="referrer" /&# 编辑:@科技资讯网
由两个粲夸克和两个粲反夸克组成的“四夸克态”(艺术图)。图片来源:CERN官网

四粲夸克组成的新粒子首现身,或助理解质子中子如何形成

由两个粲夸克和两个粲反夸克组成的“四夸克态”(艺术图)。图片来源:CERN官网

来源:科技日报

据欧洲核子研究中心(CERN)官网近日报道,该机构的大型强子对撞机底夸克实验(LHCb)合作组首次观察到一种由4个粲夸克组成的新粒子,这一发现将帮助物理学家更好地理解夸克之间如何紧密“相拥”,形成质子和中子等复合粒子,并有助发现新物理学。

夸克通常三两成群,形成名为“强子”的粒子。但几十年来,理论学家预测存在四夸克和五夸克强子——所谓的“四夸克态”(tetraquarks)和“五夸克态”(pentaquarks)。这些四夸克态和五夸克态被称为“奇特强子”。近年来,包括LHCb在内的实验已经证实了其中一些奇特强子的存在,如2015年清华大学参与的LHCb团队首次证实了“五夸克态”的存在。

科学家认为,这些夸克之间非比寻常的组合是研究强力的理想“实验室”,而深入了解强力对于发现新物理学至关重要。强力是让质子、中子和原子核紧密结合的强相互作用,是自然界4种已知基本力之一,另外3种基本力分别为引力、电磁力和弱力。

在最新研究中,LHCb团队仔细分析了大型强子对撞机(LHC)此前两轮运行期间,LHCb探测器采集到的所有数据,发现J/ψ粒子对(一个J/ψ粒子由一个粲夸克和一个粲反夸克组成)的质量分布出现了一个“突起”,且该“突起”的统计显著性为5西格玛,达到了可以宣布发现新粒子的阈值,另外,该粒子的质量表明它由4个粲夸克组成。

LHCb合作组发言人乔瓦尼·帕萨洛瓦表示:“由4个夸克组成的粒子非常奇特,LHCb等实验迄今观察到的‘四夸克态’最多只包含两个重夸克,而我们最新发现的是首个由4个同类型重夸克——两个粲夸克和两个粲反夸克组成的粒子。”

目前,科学家尚不清楚新粒子是“真正的四夸克态”——由4个夸克紧密结合在一起的系统,还是一对两夸克粒子松散结合成的类似分子的结构,但无论哪种方式,都将有助理论学家检验强相互作用理论。

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