全新四夸克粒子現(xiàn)身 尋找新強(qiáng)子工作將繼續(xù)進(jìn)行

近日，在歐洲物理學(xué)會(huì)在線會(huì)議上，美國錫拉丘茲大學(xué)粒子物理學(xué)家Ivan Polyakov展示了一個(gè)之前未知的、由4個(gè)夸克組成的奇異強(qiáng)子。根據(jù)荷蘭國家亞原子物理研究所粒子物理學(xué)家Patrick Koppenburg的記錄，這使得大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LHC)捕獲的強(qiáng)子數(shù)量達(dá)到了62個(gè)。

質(zhì)子是已知的唯一在孤立狀態(tài)下可以穩(wěn)定的強(qiáng)子，中子只有在與原子核結(jié)合時(shí)才會(huì)穩(wěn)定。所有其他強(qiáng)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(nèi)衰變。因此，LHC通過引起質(zhì)子之間的高能正面碰撞，創(chuàng)造了新型強(qiáng)子。

LHCb是容納LHC的27公里圓形隧道中的4個(gè)巨型探測(cè)器之一，大多數(shù)新型強(qiáng)子都是被LHCb發(fā)現(xiàn)的，Polyakov宣布的粒子也不例外。通過篩選質(zhì)子碰撞碎片的數(shù)據(jù)，Polyakov和俄羅斯理論實(shí)驗(yàn)物理研究所合作伙伴Vanya Belyaev發(fā)現(xiàn)了“四夸克”(一種四夸克強(qiáng)子)的預(yù)期特征，稱為Tcc+。

研究人員表示，四夸克是極不尋常的，因?yàn)榇蠖鄶?shù)已知的強(qiáng)子由2個(gè)或3個(gè)夸克組成。第一個(gè)四夸克是2003年日本高能加速器研究組織發(fā)現(xiàn)的。之前發(fā)現(xiàn)的四夸克很可能是一對(duì)普通的夸克雙峰，像分子中的原子一樣相互連接，但新發(fā)現(xiàn)的四夸克卻很奇怪。以色列特拉維夫大學(xué)理論物理學(xué)家Marek Karliner認(rèn)為，最新的四夸克可能是真正的、緊密結(jié)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(dāng)時(shí)所有的物質(zhì)都被壓縮在一個(gè)極其狹窄的空間中。不過，重新創(chuàng)造它們有助于物理學(xué)家檢驗(yàn)關(guān)于粒子如何通過強(qiáng)核力相互作用的理論。

科學(xué)家表示，數(shù)據(jù)精確地揭示了新粒子的屬性。Belyaev說：“我的第一反應(yīng)是我出錯(cuò)了。”例如，該粒子的質(zhì)量大約是質(zhì)子的4倍，其誤差幅度比發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子時(shí)高出近3000倍。Belyaev補(bǔ)充說，Tcc+可能“藏身”在LHC早期的數(shù)據(jù)中，但研究人員直到現(xiàn)在才發(fā)現(xiàn)它。

尋找新強(qiáng)子的工作將繼續(xù)進(jìn)行。Karliner說，有50個(gè)可能的2夸克強(qiáng)子，除了一個(gè)以外都被觀測(cè)到了，還有75個(gè)可能的夸克三聯(lián)體，其中近50個(gè)已經(jīng)被觀測(cè)到了。

此外，對(duì)于每種夸克組合，幾乎有無限個(gè)可能的較重的“激發(fā)態(tài)”。例如，根據(jù)它們的自旋速度來區(qū)分，每一種都能被歸為單獨(dú)的粒子。Koppenburg說：“誰知道還有多少其他的狀態(tài)隱藏在筆記本電腦的數(shù)據(jù)里。”但他也想知道，是否所有這些發(fā)現(xiàn)都應(yīng)被視為離散粒子。“我認(rèn)為我們需要一個(gè)更好的粒子定義。”(辛雨)

關(guān)鍵詞： 四夸克粒子 新強(qiáng)子 新粒子 激發(fā)態(tài)