研究人員發現第一個"開放魅力"四夸克

2020-08-31 工程學習

與新的四夸克轉換為 D 相關的波段−和 K 在質量 2.9 Gevc+2.來源： HCb 協作/歐洲核子研究中心

歐洲核子研究中心的LHCb實驗已經開發出一種尋找夸克的奇異組合的嗜好，夸克是基本粒子，它們聚集在一起，給我們一個複合粒子，如更熟悉的質子和中子。特別是，LHCb觀察到了幾個四夸克，正如名稱所示，它們由四個夸克（或者更確切地說，兩個夸克和兩個反夸克）組成。觀察這些不尋常的粒子有助於科學家提高我們對強力的了解，強力是宇宙中已知的四種基本力量之一。在8月12日幾乎舉行的歐洲核子研究中心研討會上，LHCb宣布了一種質量為2.9 GeV/c2的全新的四夸克的第一批跡象：第一個只有一個魅力夸克的這種粒子。

科學家在1964年首次預測存在，在實驗室中觀察到了六種夸克（及其反夸克）：上、下、魅力、奇數、上和下。由於夸克不能自由存在，它們組成複合粒子：三個夸克或三個反夸克形成&34;，像質子，而夸克和一個反夸克形成&34;。

大型強子對撞機（LHC）的LHCb探測器專門研究B等子，它包含底部或反底。在LHC的質子-質子碰撞中產生後不久，這些重的中子會將&34;轉化為各種較輕的粒子，這些粒子本身可能會經歷進一步的轉化。LHCb 科學家觀察到這種衰變中新的四夸克的跡象，其中正帶 B 電子轉化為正 D 電子、負 D 電子和正 kaon： B+DD++−K。他們總共研究了大約1300名候選者，他們研究了LHCb探測器迄今記錄的所有數據中這種特殊轉化的候選者。+

成熟的夸克模型預測一些DD+−這種變換中的對可能是中間粒子（如 ψ（3770）中子體）的結果，這些粒子只暫時出現：B=ψ（3770）K=DD+++−K。然而，理論不能預測像中生子一樣的中間子，導致D+−K 對。因此， Lhcb 驚訝地發現， 它們的數據中有一個清晰的波段， 對應於中間狀態轉換為 D+−K 對的質量約為 2.9 GeV/c2，或大約三倍於質子的質量。+

這些數據被解釋為四個夸克的新異國狀態的第一個跡象：反字符、上、下和反奇怪（c_uds）。。LHCb 觀察到的所有以前四夸克式狀態總是有一個魅力- 反字符對， 導致淨零 &34; 。新觀測的狀態是首次看到具有唯一魅力的四夸克，它被稱為&34;四夸克。

LHCb分析的領頭人丹·詹森（Dan Johnson）表示：&34;經過多年的數據分析，我們承認確實有些令人驚訝！

為什麼這很重要？碰巧陪審團仍然不知道四夸克到底是什麼。一些理論模型傾向於認為四夸克是一對不同的中子，暫時作為一個&34;結合在一起，而其他模型則傾向於將它們視為四個粒子的單一內聚單位。識別新型四夸克並測量其特性，例如它們的量子自旋（其內在空間方向）及其奇偶校驗（它們在鏡像轉換下如何出現）-將有助於更清晰地描繪亞原子域中這些外來居民的畫面。詹森補充道："這一發現也將使我們能夠在一個全新的領域對我們的理論進行壓力測試。

雖然LHCb的觀察是重要的第一步，但需要更多的數據來驗證B衰變中觀察到的結構的性質。LHCb 的合作還將預期從其他專門的 B 物理實驗（如 Belle II）中獨立驗證它們的發現。同時，LHC繼續為實驗家和理論家提供新的和令人興奮的結果來挖掘。+

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