科学家发现一种新的异类物质粒子:四夸克

IT新视野
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今天,欧洲核子研究中心的lhcb实验在欧洲物理学会高能物理会议(eps hep)上提出了一项新发现。lhcb发现的新粒子,标记为TCC+,是一个四夸克——一种包含两个夸克和两个反夸克的奇异强子。它是迄今为止发现的寿命最长的非均匀物质粒子,也是第一个包含两个重夸克和两个轻反夸克的粒子。

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夸克是物质的基本成分。由夸克和质子对组成的,如夸克和质子对,由夸克和质子对组成。近年来,人们发现了一些所谓的异质强子——由四个或五个夸克组成的粒子,而不是传统的两个或三个夸克。今天的发现是一个特别独特的奇异强子。新粒子由两个吸引夸克和一个上下反夸克组成。

近年来,已经发现了几个四夸克(包括一个有两个魅力夸克的四夸克和两个魅力反夸克),但这是第一个包含两个魅力夸克的粒子,并且没有魅力反夸克来平衡它们。物理学家称之为“开放魅力”(在本例中为“双重开放魅力”)。包含魅力夸克和魅力反夸克的粒子具有“隐藏魅力”,这使得整个粒子的魅力量子数加起来等于零,就像一个正电荷和一个负电荷一样。在这里,魅力量子数加起来是2,所以它是魅力的两倍!

除了开放的魅力,TCC+的夸克内容还有其他有趣的特性。它是第一个发现的四夸克类粒子,有两个重夸克和两个轻反夸克。粒子衰变为一对介子,每对介子由一个重夸克和一个轻反夸克组成。根据一些理论预测,这类四夸克的质量应该非常接近两个介子的质量之和。这种质量接近使衰变变得“困难”,并导致粒子寿命更长。事实上,TCC+是迄今为止发现的寿命最长的杂强子。

这一发现为寻找相同类型的较重粒子铺平了道路,其中一个或两个魅力夸克被底部夸克取代。一个有两个底部夸克的粒子特别有趣:根据计算,它的质量应该小于任何一对B介子的质量之和。这不仅使衰变变得不太可能:粒子不会通过强相互作用衰变,而是必须通过弱相互作用衰变,这将使其寿命比以前观察到的任何异质强子都长几个数量级。

新的TCC+四夸克是一个值得进一步研究的目标。它衰变成的粒子相对容易探测,再加上衰变过程中的少量可用能量,其质量的精确度非常高。这反过来可以为现有的理论模型提供一个严格的测试,甚至可以检测到以前无法达到的效果。

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