大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)美女(LHCb)項(xiàng)目首次觀察到由四個(gè)夸克夸克組成的奇異粒子。

與LHCb的合作已經(jīng)觀察到一種前所未有的四夸克顆粒。這一發(fā)現(xiàn)是在歐洲核子研究中心(CERN)最近一次研討會(huì)上提出的，并在今天發(fā)表的一篇論文中進(jìn)行了描述。

這一發(fā)現(xiàn)將幫助物理學(xué)家更好地理解夸克，夸克是一種基本粒子，是所有物質(zhì)的基本組成部分?？淇嗽谝黄鹦纬煞Q為強(qiáng)子的復(fù)合粒子，其中包括質(zhì)子和中子。這一突破性的新發(fā)現(xiàn)可以幫助科學(xué)家們現(xiàn)在了解夸克將它們自身結(jié)合在一起以形成這些復(fù)合物的復(fù)雜方式。

夸克通常以三三兩兩的形式組合在一起，形成強(qiáng)子。然而，幾十年來，理論家已經(jīng)預(yù)測到存在四夸克和五夸克強(qiáng)子，它們有時(shí)被描述為四夸克和五夸克，近年來，包括LHCb在內(nèi)的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)了其中一些奇異的強(qiáng)子的存在。

這些由夸克不同尋常的組合制成的粒子是研究自然界中四種已知基本力之一的理想“實(shí)驗(yàn)室”，自然力是結(jié)合質(zhì)子，中子和構(gòu)成物質(zhì)的原子核的強(qiáng)相互作用。對(duì)強(qiáng)相互作用的詳細(xì)了解對(duì)于確定新的，出乎意料的過程是新物理學(xué)還是標(biāo)準(zhǔn)物理學(xué)的標(biāo)志也很重要。

“由四個(gè)夸克組成的顆粒已經(jīng)很奇特，我們剛發(fā)現(xiàn)的是第一個(gè)由四個(gè)相同類型的重夸克組成的，特別是兩個(gè)魅力夸克和兩個(gè)魅力反夸克，”即將卸任的發(fā)言人說。 LHCb合作，Giovanni Passaleva。“到目前為止，LHCb和其他實(shí)驗(yàn)只觀察到四夸克最多帶有兩個(gè)重夸克，而沒有一個(gè)夸克超過兩個(gè)相同類型的夸克。”

即將到來的LHCb發(fā)言人，來自曼徹斯特大學(xué)的Chris Parkes表示：“很榮幸能接任LHCb發(fā)言人。此次合作包括來自19個(gè)不同國家的1400多名成員，這是一個(gè)共同致力于實(shí)現(xiàn)我們的科學(xué)目標(biāo)的社區(qū)。曼徹斯特大學(xué)和英國其他十所院校在合作中起著主導(dǎo)作用。

“今天的發(fā)現(xiàn)開啟了這本科學(xué)著作中又一章的激動(dòng)人心的篇章，使我們能夠在極端情況下研究物質(zhì)粒子的理論。這種粒子是極端情況—它是一個(gè)奇異的強(qiáng)子，包含四個(gè)夸克，而不是其中的兩個(gè)或三個(gè)。常規(guī)物質(zhì)粒子，并且首先包含重夸克。

“研究極端系統(tǒng)使科學(xué)家能夠?qū)ξ覀兊睦碚撨M(jìn)行壓力測試。通過研究這種粒子，并希望我們將來能在此類中發(fā)現(xiàn)更多的粒子，我們將測試關(guān)于夸克如何結(jié)合并控制質(zhì)子的理論和中子。”

LHCb團(tuán)隊(duì)使用粒子搜尋技術(shù)找到了新的四夸克，該技術(shù)在平穩(wěn)的事件背景下尋找過多的碰撞事件(稱為“碰撞”)。研究人員分別從2009年至2013年以及2015年至2018年進(jìn)行的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的第一次和第二次運(yùn)行中篩選了完整的LHCb數(shù)據(jù)集，研究人員發(fā)現(xiàn)了由夸克構(gòu)成的粒子質(zhì)量分布發(fā)生了變化。和一個(gè)魅力夸克。

凸點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)顯著性超過五個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差，這是聲稱發(fā)現(xiàn)新粒子的通常閾值，并且對(duì)應(yīng)于預(yù)測存在由四個(gè)夸克夸克組成的粒子的質(zhì)量。

與以前的四夸克發(fā)現(xiàn)一樣，尚不清楚新粒子是否是“真正的四夸克”，也就是說，四個(gè)夸克緊密結(jié)合在一起的系統(tǒng)，還是一對(duì)以分子狀結(jié)構(gòu)弱結(jié)合的兩個(gè)夸克粒子。無論哪種方式，新的四夸克都將幫助理論家測試強(qiáng)相互作用理論-量子色動(dòng)力學(xué)模型。

論文《 J /ψ對(duì)質(zhì)譜中的結(jié)構(gòu)觀察》發(fā)表在arXiv預(yù)印本服務(wù)器上。