LHCb对撞机实验再发现新通用粒子

darthracer · 2022-7-15 22:32

今年4月，欧洲大型强子对撞机（LHC）于闭关3年升级后重新投入运行，近日科学家报告再度从LHCb高能实验中发现3个新通用粒子，其中2个为由四夸克组成的“四夸克对”，另一个则为五夸克。

夸克是基本粒子，有6种类型：上、下、魅、奇、顶、底，它们通常三三两两结合在一起形成强子，比如构成原子核的质和中子，前者由2个上夸克与1个下夸克组成，后者则由2个下夸克与1个上夸克组成。

但大约60年前，理论学家便预言夸克能组成更稀有的四夸克、五夸克等通用强子，其性质与一般强子的夸克模型不符，2003年日本粒子对撞机Belle实验发现的X(3872) （俗称X粒子）是第一个被观察到的通用四夸克状态，今年麻省理工学院团队更从大型强子对撞机数据中确认X粒子的证据。

一般来说，常见的四夸克主要由由2个夸克与2个反夸克组成，五夸克由4个夸克和1个反夸克组成，但过去2年来LHCb实验陆续发现许多不同种类的通用强子，比如由2个魅夸克（charm quark）和2个反魅夸克（charm antiquark）组成的四夸克，由反魅夸克、上夸克、下夸克和反奇夸克组成的四夸克。

去年，LHCb甚至发现第一个具2个魅夸克、1个上反夸克、1个下反夸克的四夸克粒子“T cc ”，这种未与自身反粒子相配的现象，反而使T cc 成为迄今为止已知寿命最长的通用强子。

今年7月5日，LHCb实验再宣布发现新的通用强子，包括由1个魅夸克、1个反魅夸克、1个上夸克、1个下夸克、1个奇夸克组成的五夸克，于分析B介子衰变时观察到；另2个则是“四夸克对”，其中一个由1个魅夸克、1个反奇夸克、1个上夸克、1个下反夸克组成，另一个由1个魅夸克、1个反奇夸克、1个上反夸克、1个下夸克组成。

随着大型强子对撞机发现越来越多新通用强子，将帮助物理学家更理解夸克如何相互结合成复合粒子，科学家们希望大型强子对撞机目前的运行能提供超越标准模型的物理学证据，以解释暗物质等神秘现象本质。