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全新四夸克粒子現身

2021-08-12 中國科學報 辛雨
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  近日,在歐洲物理學會在線會議上,美國錫拉丘茲大學粒子物理學家Ivan Polyakov展示了一個之前未知的、由4個夸克組成的奇異強子。根據荷蘭國家亞原子物理研究所粒子物理學家Patrick Koppenburg的記錄,這使得大型強子對撞機(LHC)捕獲的強子數量達到了62個。

  質子是已知的唯一在孤立狀態下可以穩定的強子,中子只有在與原子核結合時才會穩定。所有其他強子都是通過其他粒子的碰撞而瞬間形成的,并在幾分之一秒內衰變。因此,LHC通過引起質子之間的高能正面碰撞,創造了新型強子。

  LHCb是容納LHC的27公里圓形隧道中的4個巨型探測器之一,大多數新型強子都是被LHCb發現的,Polyakov宣布的粒子也不例外。通過篩選質子碰撞碎片的數據,Polyakov和俄羅斯理論實驗物理研究所合作伙伴Vanya Belyaev發現了“四夸克”(一種四夸克強子)的預期特征,稱為Tcc+。

  研究人員表示,四夸克是極不尋常的,因為大多數已知的強子由2個或3個夸克組成。第一個四夸克是2003年日本高能加速器研究組織發現的。之前發現的四夸克很可能是一對普通的夸克雙峰,像分子中的原子一樣相互連接,但新發現的四夸克卻很奇怪。以色列特拉維夫大學理論物理學家Marek Karliner認為,最新的四夸克可能是真正的、緊密結合的四夸克。

  Belyaev表示,在自然界中,四夸克可能只存在于宇宙最初的瞬間,當時所有的物質都被壓縮在一個極其狹窄的空間中。不過,重新創造它們有助于物理學家檢驗關于粒子如何通過強核力相互作用的理論。

  科學家表示,數據精確地揭示了新粒子的屬性。Belyaev說:“我的第一反應是我出錯了?!崩?,該粒子的質量大約是質子的4倍,其誤差幅度比發現希格斯玻色子時高出近3000倍。Belyaev補充說,Tcc+可能“藏身”在LHC早期的數據中,但研究人員直到現在才發現它。

  尋找新強子的工作將繼續進行。Karliner說,有50個可能的2夸克強子,除了一個以外都被觀測到了,還有75個可能的夸克三聯體,其中近50個已經被觀測到了。

  此外,對于每種夸克組合,幾乎有無限個可能的較重的“激發態”。例如,根據它們的自旋速度來區分,每一種都能被歸為單獨的粒子。Koppenburg說:“誰知道還有多少其他的狀態隱藏在筆記本電腦的數據里?!钡蚕胫?,是否所有這些發現都應被視為離散粒子?!拔艺J為我們需要一個更好的粒子定義?!?/p>

打印 責任編輯:閻芳
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