欧核中心发现一种新物质粒子Tcc+ 是迄今“最长寿”奇异粒子

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日期:2021-08-02 15:51:15    来源:科技日报    

据欧洲核子研究中心(CERN)官网近日报道,该中心大型强子对撞机底夸克(LHCb)实验团队今天在欧洲物理学会高能物理会议上宣布,他们发现了一种新物质粒子Tcc+,这个4夸克粒子是一种奇异强子,是迄今最“长寿”的奇异物质粒子,也是首个包含2个重夸克和2个轻反夸克的粒子,由2个粲夸克和1个反上夸克、1个反下夸克组成。这一发现有助对标准模型理论开展测试并揭示新现象。

夸克理论是粒子物理学标准模型的关键组成部分。该理论认为,夸克是一种基本粒子,被认为不能再分割,存在上、下、粲、奇、底和顶6种夸克,它们都拥有自己的反物质。夸克和反夸克结合会形成“强子”。强子分两类:由3个夸克构成的“重子”(包括质子和中子)和由夸克、反夸克组成的“介子”。

近年来,科学家们发现了一些奇异强子——由4个或5个夸克组成的粒子,其中一个4夸克粒子由2个粲夸克和2个反粲夸克组成,而Tcc+是首个包含2个粲夸克而没有反粲夸克的4夸克粒子。

Tcc+还是首个由2个重夸克和2个轻反夸克组成的粒子。这种粒子会衰变成一对介子,每个介子由1个重夸克和1个轻反夸克组成。有理论指出,这类4夸克的质量应该非常接近2个介子的质量之和,质量接近使衰变变得困难,导致粒子“寿命”更长。事实上,Tcc+是迄今发现的“寿命”最长的奇异强子。

这一发现为寻找同类重粒子(1个或2个粲夸克被底夸克取代)铺平了道路,而拥有2个底夸克的粒子拥有独特的性质:根据计算,其质量应该小于任何一对B介子的质量之和,这就导致粒子无法通过强相互作用衰变,而必须通过弱相互作用衰变,从而使其寿命比以前观察到的任何奇异强子都长几个数量级。

研究人员表示,进一步研究Tcc+的性质将是对现有理论模型的严格测试,甚至探测到新效应。(记者 刘霞)

总编辑圈点:

当物质被“撞”得越来越小,究竟会撞出什么?这些年,借助欧洲大型强子对撞机,科学家们撞出了不少有意思的粒子。比如仅5夸克粒子就发现不止一种,如今又发现迄今最“长寿”的新物质粒子。每发现一种全新的粒子,就为科学家带来一串新的问题,包括它们的内部结构到底是怎样的,还有没有类似的同伴等等。在探寻这些问题的同时,我们对物质世界的认知又掀开了新的一角。

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