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使用大型强子对撞机发现从未见过的奇异四夸克粒子

时间：2022-04-19 10:25:04 来源：

CERN的LHCb协作首次检测到由两个魅力夸克和两个魅力反夸克组成的四夸克的插图。

LHCb的合作首次观察到了由四个夸克夸克组成的奇异粒子。

大型强子对撞机美女（LHCb）的合作已经观察到一种前所未有的四夸克粒子。这一发现是在欧洲核子研究中心（CERN）最近一次研讨会上提出的，并在新发表的一篇论文中进行了描述，这可能是物理学家从未见过的从未发现过的一类粒子中的第一个。

这一发现将帮助物理学家更好地理解夸克，夸克是一种基本粒子，是所有物质的基本组成部分。夸克一起形成被称为强子的复合粒子，其中包括质子和中子。这一突破性的新发现可以帮助科学家们现在了解夸克将它们自身结合在一起以形成这些复合物的复杂方式。

夸克通常以三三两两的形式组合在一起，形成强子。然而，几十年来，理论家已经预测到存在四夸克和五夸克强子，它们有时被称为四夸克和五夸克，近年来，包括LHCb在内的实验已经证实了其中一些奇异的强子的存在。

这些由夸克不同寻常的组合制成的粒子是研究自然界的四种已知基本力之一的理想“实验室”，自然力是结合质子，中子和构成物质的原子核的强相互作用。对强相互作用的详细了解对于确定新的，出乎意料的过程是新物理还是标准物理的标志也很重要。

“由四个夸克组成的颗粒已经很奇特，我们刚发现的是第一个由四个相同类型的重夸克组成的，特别是两个魅力夸克和两个魅力反夸克，”即将卸任的发言人说。 LHCb合作，Giovanni Passaleva。“到目前为止，LHCb和其他实验只观察到四夸克最多包含两个重夸克，而没有一个夸克包含两个以上相同类型的夸克。”

“今天的发现开启了这本科学著作中又一激动人心的章节，使我们能够在极端情况下研究我们的物质粒子理论。这种粒子是一个极端的情况-它是一个奇异的强子，包含四个夸克，而不是常规物质粒子中的两个或三个，并且第一个包含重夸克。”-克里斯·帕克斯（Chris Parkes）教授

即将到来的LHCb发言人，曼彻斯特大学的Chris Parkes教授说：“担任LHCb发言人非常荣幸。此次合作包括来自19个不同国家的1400多名成员，这是一个共同致力于实现我们的科学目标的社区。曼彻斯特大学和英国其他十所院校在合作中起着主导作用。

“今天的发现开启了这本科学著作中又一激动人心的章节，使我们能够在极端情况下研究我们的物质粒子理论。这个粒子是一个极端的情况-它是一个奇异的强子，包含四个夸克，而不是传统物质粒子中的两个或三个，并且第一个包含重夸克。

研究极端系统可使科学家对我们的理论进行压力测试。通过对该粒子的研究，并希望我们将来能在此类粒子中发现更多粒子，我们将检验关于夸克如何结合的理论，该理论还控制质子和中子。”

LHCb团队使用粒子搜寻技术找到了新的四夸克，该技术在平稳的事件背景下寻找过多的碰撞事件（称为“碰撞”）。研究人员分别从2009年至2013年以及2015年至2018年进行的大型强子对撞机的第一次和第二次运行中筛选了完整的LHCb数据集，研究人员发现了由夸克构成的粒子质量分布出现了颠簸。和一个迷人的夸克。

凸点的统计显着性超过五个标准偏差，这是声称发现新粒子的通常阈值，并且对应于预测存在由四个魅夸克组成的粒子的质量。

与以前的四夸克发现一样，尚不清楚新粒子是否是“真四夸克”，也就是说，四个夸克紧密结合在一起的系统，还是一对以分子状结构弱结合的两个夸克粒子。无论哪种方式，新的四夸克都将帮助理论家测试强相互作用理论量子色动力学模型。

参考：LHCb合作的“ J /对ψ质谱中的结构观察”，2020年6月30日，高能物理– Experiment.arXiv：
2006.16957

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