大型強子對撞機，最新突破性發(fā)現(xiàn)由四個夸克組成的未知新粒子！

大型強子對撞機首次觀測到一個由四個粲夸克組成的奇異粒子。大型強子對撞機（LHC）合作觀察到了一種前所未見的四夸克粒子，這一發(fā)現(xiàn)在歐洲核子研究中心(CERN)研討會上公布，并發(fā)表《arXiv》上，這很可能是物理學家以前從未見過的一類，以前未被發(fā)現(xiàn)粒子中的第一個。這一發(fā)現(xiàn)將幫助物理學家更好地理解夸克，夸克是一種基本粒子，是所有物質(zhì)的基本組成。

夸克有六種類型：上夸克、下夸克、奇夸克、粲夸克、底夸克和頂夸克。夸克一起形成被稱為強子的復合粒子，其中包括質(zhì)子和中子。這一突破性的新發(fā)現(xiàn)現(xiàn)，在可以幫助科學家理解夸克將自己“捆綁”在一起形成這些復合材料的復雜方式?？淇送ǔＨ齼蓛傻亟Y合在一起，形成強子。然而，幾十年來，理論物理學家一直預測存在四夸克和五夸克強子，它們有時被描述為四夸克和五夸克。

近年來，包括大型強子對撞機在內(nèi)的實驗，已經(jīng)證實了幾個這樣的奇異強子存在（如已發(fā)現(xiàn)五夸克）。這些由夸克不同尋常的組合，組成的粒子是研究已知四種自然力中的一種，即結合質(zhì)子、中子和組成物質(zhì)原子核強相互作用的理想“實驗室”。對強相互作用的詳細了解，對于確定新的、意想不到的過程是新物理學的標志，還是僅僅是標準物理學來說也是至關重要。

奇特中的奇特

由四個夸克組成的粒子已經(jīng)很奇特了，現(xiàn)在大型強子對撞機發(fā)現(xiàn)的新粒子，竟是第一個由四個相同類型的粲夸克組成，特別是兩個粲夸克和兩個反粲夸克。到目前為止，大型強子對撞機和其他實驗只觀測到最多有兩個粲夸克的四夸克，沒有觀測到超過兩個相同類型夸克的四夸克。大型強子對撞機合作研究包括來自19個不同國家的1400多名成員，這個社區(qū)共同努力推動完成了這樣的科學研究目標。

曼徹斯特大學和英國其他10個機構在合作中發(fā)揮了主導作用。新發(fā)現(xiàn)的四夸克揭開了這本科學書籍又一個激動人心的篇章，讓研究人員可以在極端情況下研究物質(zhì)粒子理論。這個粒子是一個極端情況，它是一個奇異的強子，包含四個夸克，而不是傳統(tǒng)物質(zhì)粒子中的兩三個夸克，而且是第一個包含粲夸克的粒子。研究極端系統(tǒng)使科學家可以對理論進行壓力測試，通過對這種粒子的研究，有可能在未來能在這一類中發(fā)現(xiàn)更多的粒子。

研究將能測試夸克如何結合的理論，該理論也控制著質(zhì)子和中子。大型強子對撞機團隊使用粒子搜索技術發(fā)現(xiàn)了新的四夸克，這種技術是在平滑的事件背景上，尋找過量的碰撞事件，研究人員篩選了大型強子對撞機第一次和第二次運行的完整數(shù)據(jù)集，這兩次運行分別發(fā)生在2009年至2013年和2015年至2018年，研究人員在粒子的質(zhì)量分布中發(fā)現(xiàn)了一個凹凸，其中包括一個粲夸克和一個反粲夸克。

這個凸起的統(tǒng)計意義超過五個標準差，這是能聲稱發(fā)現(xiàn)新粒子的通常閾值，它對應于預測存在由四個粲夸克組成粒子的質(zhì)量。與之前的四夸克發(fā)現(xiàn)一樣，目前還不完全清楚這一新粒子是一個“真正的四夸克”，也就是由緊密結合在一起的四個夸克組成系統(tǒng)，還是一對弱束縛在類分子結構中的兩個夸克粒子。無論哪種方式，新的四夸克都將幫助理論家測試量子色動力學模型，即強相互作用理論。

博科園｜研究/來自：歐洲核子研究中心/曼徹斯特大學