鉛離子相互對撞中觀測到頂夸克

科技日報北京11月18日電 （記者劉霞）據歐洲核子研究中心官網16日報道，大型強子對撞機（LHC）超環面儀器實驗（ATLAS）合作組報告稱，他們在鉛離子-鉛離子對撞中觀察到了頂夸克。這一結果的統計顯著性為5倍標準差，達到了粒子物理學宣佈某一研究為“發現”所需標準。

研究團隊表示，這是首次在原子核相互作用中觀察到頂夸克的產生，為研究夸克-膠子等離子體（QGP）打開了一扇新窗户。

理論認為，在宇宙大爆炸後的極短時間內，QGP曾短暫地“主宰”整個宇宙。在QGP內，質子和中子的基本組成部分夸克和膠子沒有被束縛在粒子內部，而是形成了一種幾乎完美的稠密流體。對QGP開展研究，有助更好地揭開宇宙早期的神秘面紗。

然而，在鉛離子-鉛離子對撞等重離子對撞中產生的QGP的“壽命”極短，僅為約10-23秒，難以直接觀測。對此，物理學家通過研究在這些對撞中產生並穿越QGP的粒子，以探究QGP的屬性。

作為已知最重的基本粒子，頂夸克衰變為其他粒子的速度，比形成QGP所需時間快一個數量級。因此，頂夸克的衰變及其衰變產物與QGP相互作用之間的延遲，可作為“時間標記”，為研究QGP的時間動力學提供獨特機會。

最新研究中，ATLAS合作組精心分析了LHC第二輪運行期間、對撞能量為5.02太電子伏特的鉛離子-鉛離子碰撞的數據。最終在“雙夸克通道”中，成功捕捉到頂夸克的“身影”。在“雙夸克通道”中，頂夸克先衰變為底夸克和W玻色子，這些產物又衰變為電子或繆子及相關的電子中微子或繆子中微子。

團隊表示，強力是將質子、中子和其他複合粒子結合在一起的力，最新研究也有助他們進一步揭示強力的性質。