视点！大型强子对撞机发现三种新奇异粒子，有助揭示夸克如何“成群结队”形成复合粒子

• 2022-07-07 06:04:19 来源：科技日报

(资料图片仅供参考)

科技日报记者 刘霞

粒子家族喜迎新成员！据欧洲核子研究中心（CERN）官网5日报道，大型强子对撞机（LHC）上底夸克探测器（LHCb）实验合作组宣布，他们观察到三种新粒子：一种新“五夸克态”和首对“四夸克态”，后者包括一种新“四夸克态”，这一最新发现将帮助物理学家更好地理解夸克如何“成群结队”形成复合粒子。

新发现的“五夸克态”被描述为一对松散结合的标准强子，由粲夸克和粲反夸克及上、下和奇异夸克组成。

新发现的“四夸克态”被描述为夸克紧密结合形成的粒子，其中一个由粲夸克、奇异反夸克、上夸克和下反夸克（左）组成；另一个由粲夸克、奇异反夸克、上反夸克和下夸克（右）组成。 图片来源：CERN

科学家们认为，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、奇异夸克、底夸克和顶夸克6种。夸克通常“三两成群”形成强子，比如重子（由3个夸克组成，如质子和中子等）和介子（由正反夸克对组成）。但更多夸克也能“成群结队”形成“四夸克态”（tetraquarks）和“五夸克态”（pentaquark）。大约60年前，理论学家们就预测到这些奇异粒子的存在，但直到过去20年，LHCb等实验才观察到它们。

此次发现的“五夸克态”由研究人员在分析带负电B介子“衰变”时观察到，其由粲夸克和粲反夸克以及上、下和奇异夸克组成，是首个包含奇异夸克的“五夸克态”。这一发现的统计显著性高达15个标准差，远超粒子物理学中宣称发现新粒子所要求的5个标准差。

新发现的带电“四夸克态”由粲夸克、奇异反夸克、上夸克和下反夸克组成，研究团队在分析带正电荷和中性B介子衰变时，发现了它及其中性对应物，两者的统计显著性分别为6.5和8个标准差，代表科学家们首次观察到一对“四夸克态”。

LHCb发言人克里斯·帕克斯说：“发现新的‘四夸克态’和‘五夸克态’并检测其性质，将有助于理论家开发出奇异强子的统一模型，以更好地研究其‘性格’，同时也能加深对传统强子的了解。”

目前，有一些理论模型将奇异强子描述为夸克之间紧密结合形成的个体，也有模型认为奇异强子是夸克松散结合形成的标准强子对，孰是孰非，只有时间和对奇异强子开展更多研究才能最终论定。

标签： 复合粒子 成群结队 奇异粒子

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