據(jù)歐洲核子研究中心（CERN）官網(wǎng)近日報(bào)道，該機(jī)構(gòu)的大型強(qiáng)子對撞機(jī)底夸克實(shí)驗(yàn)（LHCb）合作組首次觀察到一種由4個(gè)粲夸克組成的新粒子，這一發(fā)現(xiàn)將幫助物理學(xué)家更好地理解夸克之間如何緊密“相擁”，形成質(zhì)子和中子等復(fù)合粒子，并有助發(fā)現(xiàn)新物理學(xué)。
夸克通常三兩成群，形成名為“強(qiáng)子”的粒子。但幾十年來，理論學(xué)家預(yù)測存在四夸克和五夸克強(qiáng)子——所謂的“四夸克態(tài)”（tetraquarks）和“五夸克態(tài)”（pentaquarks）。這些四夸克態(tài)和五夸克態(tài)被稱為“奇特強(qiáng)子”。近年來，包括LHCb在內(nèi)的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)了其中一些奇特強(qiáng)子的存在，如2015年清華大學(xué)參與的LHCb團(tuán)隊(duì)首次證實(shí)了“五夸克態(tài)”的存在。
科學(xué)家認(rèn)為，這些夸克之間非比尋常的組合是研究強(qiáng)力的理想“實(shí)驗(yàn)室”，而深入了解強(qiáng)力對于發(fā)現(xiàn)新物理學(xué)至關(guān)重要。強(qiáng)力是讓質(zhì)子、中子和原子核緊密結(jié)合的強(qiáng)相互作用，是自然界4種已知基本力之一，另外3種基本力分別為引力、電磁力和弱力。
在最新研究中，LHCb團(tuán)隊(duì)仔細(xì)分析了大型強(qiáng)子對撞機(jī)（LHC）此前兩輪運(yùn)行期間，LHCb探測器采集到的所有數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)J/ψ粒子對（一個(gè)J/ψ粒子由一個(gè)粲夸克和一個(gè)粲反夸克組成）的質(zhì)量分布出現(xiàn)了一個(gè)“突起”，且該“突起”的統(tǒng)計(jì)顯著性為5西格瑪，達(dá)到了可以宣布發(fā)現(xiàn)新粒子的閾值，另外，該粒子的質(zhì)量表明它由4個(gè)粲夸克組成。
LHCb合作組發(fā)言人喬瓦尼·帕薩洛瓦表示：“由4個(gè)夸克組成的粒子非常奇特，LHCb等實(shí)驗(yàn)迄今觀察到的‘四夸克態(tài)’最多只包含兩個(gè)重夸克，而我們最新發(fā)現(xiàn)的是首個(gè)由4個(gè)同類型重夸克——兩個(gè)粲夸克和兩個(gè)粲反夸克組成的粒子。”
目前，科學(xué)家尚不清楚新粒子是“真正的四夸克態(tài)”——由4個(gè)夸克緊密結(jié)合在一起的系統(tǒng)，還是一對兩夸克粒子松散結(jié)合成的類似分子的結(jié)構(gòu)，但無論哪種方式，都將有助理論學(xué)家檢驗(yàn)強(qiáng)相互作用理論。
