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CERN发现新型四夸克粒子

2020-7-23 环球解密

欧洲核研究组织(CERN)的大型强子对撞机(LHCb)最近发现一种新的四夸克粒子X(6900),由两个粲夸克和两个反粲夸克组成。

四夸克粒子X(6900)示意图。(CERN)

夸克是构成质子和中子的亚原子粒子,通常两个或者三个一组。两个夸克组成介子,三个夸克组成重子。质子和中子是人们最熟悉的三夸克粒子。

夸克有六个味态,包括上(up)、下(down)、顶(top)、底(bottom)、粲(charm)和奇(strange)。每种夸克有它们对应的反粒子。

1964年,美国物理学家盖尔曼(Murray Gell-Mann)和茨威格(George Zweig)提出,理论上应该有可能,在介子或重子的基础上,加入成对的夸克和反夸克组成四夸克或五夸克粒子。但是直到五十年后,科学家才拿出确凿的证据。

图:五夸克粒子

2014年4月,大型强子对撞机发现了由四个夸克组成的Z(4430)+。一年后,2015年又发现了Pc(4450)+和Pc(4380)+两种五夸克粒子。四位数字代表粒子与质子的质量比,也就是说这两种粒子质量是质子的四倍多。

“四夸克粒子已经很少见,这次发现的粒子由四个同类型的重夸克组成,即两个粲夸克和两个反粲夸克。”LHCb合作组发言人说,“在此之前,LHCb和其它实验组所发现的四夸克内最多都只有两个重夸克,从未发现两个以上同类的夸克。”

统计学上要求显着水平为5才能宣布发现一种新粒子,这次数据的显着水平已经超过这个阀值。而且研究者称它的质量与理论预测的四个粲夸克粒子的质量相符。

“这些怪异的重粒子提供了极端的、但从理论上看又很简单的实例,用于检验解释像质子或中子这类普通物质粒子特性的模型。”

这项发现近期发表在论文预印网arXiv.org上。

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