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科技日報記者 劉霞
粒子家族喜迎新成員！據(jù)歐洲核子研究中心（CERN）官網(wǎng)5日報道，大型強(qiáng)子對撞機(jī)（LHC）上底夸克探測器（LHCb）實驗合作組宣布，他們觀察到三種新粒子：一種新“五夸克態(tài)”和首對“四夸克態(tài)”，后者包括一種新“四夸克態(tài)”，這一最新發(fā)現(xiàn)將幫助物理學(xué)家更好地理解夸克如何“成群結(jié)隊”形成復(fù)合粒子。
新發(fā)現(xiàn)的“五夸克態(tài)”被描述為一對松散結(jié)合的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)子，由粲夸克和粲反夸克及上、下和奇異夸克組成。
新發(fā)現(xiàn)的“四夸克態(tài)”被描述為夸克緊密結(jié)合形成的粒子，其中一個由粲夸克、奇異反夸克、上夸克和下反夸克（左）組成；另一個由粲夸克、奇異反夸克、上反夸克和下夸克（右）組成。 圖片來源：CERN
科學(xué)家們認(rèn)為，夸克是不能再分割的基本粒子，目前已知的夸克包括上夸克、下夸克、粲夸克、奇異夸克、底夸克和頂夸克6種?？淇送ǔ！叭齼沙扇骸毙纬蓮?qiáng)子，比如重子（由3個夸克組成，如質(zhì)子和中子等）和介子（由正反夸克對組成）。但更多夸克也能“成群結(jié)隊”形成“四夸克態(tài)”（tetraquarks）和“五夸克態(tài)”（pentaquark）。大約60年前，理論學(xué)家們就預(yù)測到這些奇異粒子的存在，但直到過去20年，LHCb等實驗才觀察到它們。
此次發(fā)現(xiàn)的“五夸克態(tài)”由研究人員在分析帶負(fù)電B介子“衰變”時觀察到，其由粲夸克和粲反夸克以及上、下和奇異夸克組成，是首個包含奇異夸克的“五夸克態(tài)”。這一發(fā)現(xiàn)的統(tǒng)計顯著性高達(dá)15個標(biāo)準(zhǔn)差，遠(yuǎn)超粒子物理學(xué)中宣稱發(fā)現(xiàn)新粒子所要求的5個標(biāo)準(zhǔn)差。
新發(fā)現(xiàn)的帶電“四夸克態(tài)”由粲夸克、奇異反夸克、上夸克和下反夸克組成，研究團(tuán)隊在分析帶正電荷和中性B介子衰變時，發(fā)現(xiàn)了它及其中性對應(yīng)物，兩者的統(tǒng)計顯著性分別為6.5和8個標(biāo)準(zhǔn)差，代表科學(xué)家們首次觀察到一對“四夸克態(tài)”。
LHCb發(fā)言人克里斯·帕克斯說：“發(fā)現(xiàn)新的‘四夸克態(tài)’和‘五夸克態(tài)’并檢測其性質(zhì)，將有助于理論家開發(fā)出奇異強(qiáng)子的統(tǒng)一模型，以更好地研究其‘性格’，同時也能加深對傳統(tǒng)強(qiáng)子的了解。”
目前，有一些理論模型將奇異強(qiáng)子描述為夸克之間緊密結(jié)合形成的個體，也有模型認(rèn)為奇異強(qiáng)子是夸克松散結(jié)合形成的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)子對，孰是孰非，只有時間和對奇異強(qiáng)子開展更多研究才能最終論定。
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