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新发现五夸克粒子:介子和重子的奇特组合

2019-6-12 环球解密

欧洲核子中心(CERN)对大型强子对撞机(LHC)近年来大量实验数据的分析,发现了一种全新的五夸克粒子,并推测这些五夸克粒子内部是由介子和重子绑定在一起形成的奇特的组合。

不同数量夸克构成不同的粒子

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(包括质子和中子)。2008年,日本科学家发现了由四个夸克组成的粒子;2015年LHCb实验发现五个夸克组成的粒子。

这并不意外,早在1964年Murray Gell-Mann就提出理论认为可能存在五夸克粒子,可是直到50年后,科学家才拿出确凿的证据。

2015年,LHC第一轮(Run 1)的实验数据宣布发现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。

今年,CERN的研究者们结合第二轮(Run 2)实验数据,发现全新的五夸克粒子Pc(4312)+,而且发现第一轮数据发现的Pc(4450)+其实应该是两种质量相近的五夸克粒子Pc(4440)+和Pc(4457)+。

五夸克粒子内部结构

之前,物理学家们猜测五夸克粒子内部就是由五个夸克组成的一个粒子,但是最新数据分析对这五个夸克的结构有了进一步的了解。

LHC的物理学家Tomasz Skwarnicki告诉科技博客gizmodo,数据显示这些五夸克粒子在衰变之前所维持的“生命周期”相对长一些,由此物理学家推测它们很可能由介子和重子,通过实验环境中核力量绑定在一起而形成的结构;而普通分子内部的粒子是通过电磁力绑定在一起。

要知道,这些粒子的寿命一般不到一万亿亿分之一秒。Skwarnicki说,这些粒子在地球环境中没有什么实际用处,但是科学家们估计它们在宇宙其它天体特殊的环境下存在,如中子星。

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研究者们表示,这种介子+重子结构只是根据观测数据进行的一种推测,需要更多的实验数据验证。

这份研究6月5日发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上。

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