大型强子对撞机发现3 种新奇异粒子

粒子家族喜迎新成员！ 据报道， 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3 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” 地形成复合粒子。

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” 地形成强子， 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）。 但更多的夸克也能“成群结队” 地形成“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的研究才能最终论定。