麻省理工科技评论 22-07-08 20:20
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【#欧洲核子研究中心# 发现三种新类型粒子,或推动奇特强子统一模型的建立】

近日,欧洲核子研究中心(CERN,European Organization for Nuclear Research)下的大型强子对撞机底夸克(LHCb,Large Hadron Collider beauty)实验团队观察到了三个从未见过的粒子:一种新型五夸克和一对四夸克。这将进一步推动科学家了解,夸克是如何结合成强子(比如质子和中子)这种复合粒子的。

据 CERN 官网了解到:“夸克是一种基本粒子,目前已知有上(up)、下(down)、奇(strange)、粲(charm)、顶(top)、底(bottom)6 种类型。它们通常两三个地结合在一起形成强子,比如质子由三个夸克(2 个上夸克和 1 个下夸克)组成。”

像四夸克和五夸克粒子比较罕见,两者可称为奇特强子,区别于常规强子。据了解,大约 60 年前,科学家已经预测到该类强子,但到 21 世纪初,它们才被实验观测到。

之前发现的奇特强子大都由一个粲夸克和一个粲反夸克,以及一个上夸克、下夸克、奇夸克或奇反夸克组成。据了解,“每一种夸克都有对应的反夸克,两者特性相同,符号不同。在对应的夸克符号上加一横即代表反夸克。”

而近两年,LHCb 实验发现了一些另类的奇特强子。比如其曾发现一种四夸克,由粲反夸克、上夸克、下夸克和奇反夸克组成,其也被称为“开粲”夸克。“开粲”意味着粒子有粲(反)夸克但无等效的反夸克。2021 年,LHCb 实验还观察到第一个“双开粲”四夸克实例。

本次发现的 3 种新奇特强子,第一种是一个五夸克,由粲夸克、粲反夸克、上夸克、下夸克、奇夸克组成。在观测带负电的 B 介子(强子的一种,所有介子都由一对正反夸克构成)“衰变”时,发现了该五夸克。

这是首次观测到含有奇夸克的五夸克。而第一个五夸克在 2015 年同样由 LHCb 实验发现。值得一提的是,CERN 在其官网还提到:“此次发现具有 15 个标准偏差,远超过声称在粒子物理学中观察到粒子所需的 5 个标准偏差。”

另外两个新发现的四夸克,其中一个由粲夸克、奇反夸克、上夸克和下反夸克组成,另一个则由粲夸克、奇反夸克、上反夸克和下夸克组成。CERN 在其官网提到:“在对带正电和中性 B 介子衰变的联合分析中,两者一起被发现,并分别具有 6.5(双电荷粒子)和 8(中性粒子)标准偏差,它们代表着一对四夸克首次被观察到。”

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