大型強子對撞機發現三種新奇異粒子

科技日報北京7月6日電 （記者劉霞）粒子家族喜迎新成員！據歐洲核子研究中心（CERN）官網5日報道，大型強子對撞機（LHC）上底夸克探測器（LHCb）實驗合作組宣佈，他們觀察到三種新粒子：一種新“五夸克態”和首對“四夸克態”，後者包括一種新“四夸克態”，這一最新發現將幫助物理學家更好地理解夸克如何“成羣結隊”形成複合粒子。

科學家們認為，夸克是不能再分割的基本粒子，目前已知的夸克包括上夸克、下夸克、粲夸克、奇異夸克、底夸克和頂夸克6種。夸克通常“三兩成羣”形成強子，比如重子（由3個夸克組成，如質子和中子等）和介子（由正反夸克對組成）。但更多夸克也能“成羣結隊”形成“四夸克態”（tetraquarks）和“五夸克態”（pentaquark）。大約60年前，理論學家們就預測到這些奇異粒子的存在，但直到過去20年，LHCb等實驗才觀察到它們。

此次發現的“五夸克態”由研究人員在分析帶負電B介子“衰變”時觀察到，其由粲夸克和粲反夸克以及上、下和奇異夸克組成，是首個包含奇異夸克的“五夸克態”。這一發現的統計顯著性高達15個標準差，遠超粒子物理學中宣稱發現新粒子所要求的5個標準差。

新發現的帶電“四夸克態”由粲夸克、奇異反夸克、上夸克和下反夸克組成，研究團隊在分析帶正電荷和中性B介子衰變時，發現了它及其中性對應物，兩者的統計顯著性分別為6.5和8個標準差，代表科學家們首次觀察到一對“四夸克態”。

LHCb發言人克里斯·帕克斯説：“發現新的‘四夸克態’和‘五夸克態’並檢測其性質，將有助於理論家開發出奇異強子的統一模型，以更好地研究其‘性格’，同時也能加深對傳統強子的瞭解。”

目前，有一些理論模型將奇異強子描述為夸克之間緊密結合形成的個體，也有模型認為奇異強子是夸克鬆散結合形成的標準強子對，孰是孰非，只有時間和對奇異強子開展更多研究才能最終論定。