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大型强子对撞机发现新粒子双粲重子比质子重

发布时间:2019-08-15 11:27:13
大型强子对撞机发现新粒子:双粲重子比质子重3.5倍 大型强子对撞机(LHC)上的底夸克探测器(LHCb)发现了一种新的粒子 新发现的Xi-cc++属于被称为“双粲重子”的重子家族,这意味着组成它的夸克中有两个是粲夸克,另外一个则是上夸克。 北京时间7月13日消息,据国外媒体报道,欧洲核子研究中心(CERN)的科学家宣布,他们通过大型强子对撞机(LHC)上的底夸克探测器(LHCb)发现了一种新的粒子——双粲重子,又被称为Xi-cc++。 粒子物理学的标准模型预言了像双粲重子这样具有两个重夸克的粒子,而这是科学家首次证实这种粒子的存在。在粒子物理学中,标准模型是一套描述基本力(强力、弱力和电磁力)及组成所有物质的基本粒子的理论。在标准模型中,基本粒子可以分为费米子和玻色子,费米子又可以再分为轻子(比如电子)和夸克。 目前已知夸克有6种“味”,分别是上、下、粲、奇、底和顶。由3个夸克组成的复合粒子称为重子。最常见的重子包括组成日常物质原子核的质子和中子。新发现的Xi-cc++属于被称为“双粲重子”的重子家族,这意味着组成它的夸克中有两个是粲夸克,另外一个则是上夸克。粲夸克是4种“重”夸克(粲夸克、奇夸克、顶夸克和底夸克)之一,上夸克则较轻。 这种新粒子之所以与众不同,是因为之前发现的所有重子都最多只含有1个重夸克 。质子具有两个上夸克和一个下夸克,中子则具有两个下夸克和一个上夸克。Xi-cc++粒子的质量为MeV/c2,比质子或中子重了大约3.5倍。 该研究的领导者、格拉斯哥大学的帕特里克·斯普拉德林(Patrick Spradlin)说:“新发现的双粲重子Xi-cc++为一个长期以来的谜题——具有两个粲夸克的重子的实验状态——提供了解释,并且为底夸克探测器(LHCb)开辟了新的研究分支。” 此次研究的结果还为标准模型提供了证据,表明该模型仍是目前描述基本粒子的最好理论。“看到夸克组合成新的复合粒子之后,所表现出来的特征正如我们所料,即与标准模型预言的一样,这种感觉非常棒,”欧洲核子中心的粒子物理学家弗雷亚·布莱克曼(Freya Blekman)说,“当然,我们知道在极端的能量下,标准模型会不适用,而且数量庞大的中微子和暗物质也没有得到描述。但是,对于夸克和由夸克组成的粒子而言,标准模型看起来是‘货真价实’的,是一个合理且完整的理论。”布莱克曼并未参与此次研究。 标准模型可以认为是人类目前整合得最成功的一套科学理论。该模型以惊人的准确度描述了大量不同的现象,从恒星内部的核聚变机制到希格斯粒子的产生。然而,这套理论也是不完整的,它没有包括爱因斯坦的引力,因此无法描述引力波等现象。其次,该理论也没有描述暗物质和暗能量,而这两者组成了宇宙中95%的质能。 许多物理学家仍在试图证明标准模型是错的。不过截至目前,该理论的地位似乎还很稳固。“从实验的角度来说,这一发现是十分不错的结果,”荷兰阿姆斯特丹自由大学的粒子物理学家胡安·罗霍(Juan Rojo)说,“尽管它对基础粒子理论的意义还需要一些时间来发掘。” 胡安·罗霍表示,当同时涉及3个夸克时,量子色动力学(quantum chromodynamics,QCD)——描述夸克之间相互作用的理论——研究就会变得更加困难。“我们不知道从基本原理上如何计算重子的特征;因为量子色动力学是一个强相互作用的理论,很难对这些特征进行计算,”他说,“因此我们还不清楚能从这些结果中获得什么。” 格拉斯哥大学的保罗·索莱尔(Paul Soler)对新研究的结果更为乐观,他说:“这是第一次确定地观察到含有两个粲夸克的重子,为理解将夸克结合在一起的强相互作用提供了新的可能。” “这一发现肯定将拓展新的方法,以验证有关夸克限制和重子结构的理论,”伦敦国王学院的粒子物理学家、并未参与此次研究的约翰·埃利斯(John Ellis)说,“该研究再一次表明LHCb是一个非常强大的探测器,能帮助我们研究许多问题,比如重子波谱学(baryon spectroscopy),这在LHC启用之前是无法想象的。”(任天) 小孩脸黄怎么办宝宝不消化胀气怎么办宝宝健脾的食疗肠胃敏感如何养生
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