科学家揭示新粒子性质:四夸克有助解释物质形成

利用美国费米实验室的万亿电子伏特加速器Tevatron,科学家发现了一种新的粒子,并宣称这种粒子展现出了非同寻常的特性。

科学家称,这种新粒子的内部结构还没有完全研究清楚。夸克和反夸克有可能以一种紧密束缚的方式包含在一起,也可能形成旋转的夸克-反夸克对。

北京时间4月7日消息,利用美国费米实验室的万亿电子伏特加速器Tevatron,物理学家发现了一种新的粒子,并宣称这种粒子展现出了非同寻常的特性。

与普通粒子不同,这种奇特粒子(exotic particle)含有4种不同味(flavour)的夸克和反夸克,使其成为四夸克粒子的候选者。物理学家称,这个粒子或许将代表一种全新的粒子,与目前已知的亚原子粒子并列。

比起普通的粒子,一个奇特粒子包含有额外的夸克-反夸克对。介子由一个夸克和一个反夸克组成,而重子由3个夸克组成。四夸克粒子(tetraquark)和五夸克粒子(pentaquark)分别有4个和5个夸克组成。根据研究数据,被称为X(5568)的新粒子含有4种不同味的夸克和反夸克,分别是底(bottom)、奇(strange)、上(up)和下(don)。

费米实验室的DZero研究组公布了这种新粒子的发现,并称这是研究新的奇特态衰变为一个Bs介子和一个pi介子时发现的结果。这些介子只能传播有限的距离,然后根据弱核力相互作用发生衰变。该研究对Tevatron对撞机近十年的数据(2002年至2011年)进行了分析。

研究者通过衰变行为鉴别出介子,发现其转变成为中间态的J/psi和phi介子,随后又分别衰变成一对电荷相反的渺子(muon)和一对电荷相反的K介子。尽管通常情况下Bs介子和Pi介子通过弱相互作用衰变,但数据显示,新发现的粒子状态中有一个较宽的质量峰,表明其通过强相互作用衰变。

这不是物理学家第一次探测到奇特状态,但此前观察到的四夸克候选粒子中含有相同味的夸克和反夸克,这使人不大确定它们是否是奇特粒子。

科学家称,这种新粒子的内部结构还没有完全研究清楚。夸克和反夸克有可能以一种紧密束缚的方式包含在一起,也可能形成旋转的夸克-反夸克对。理解这些粒子的构成和行为,将帮助研究者进一步了解夸克和反夸克之间的作用力,以及它们如何组成可观察的粒子。