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介子的破灭,重子的一撮:科学家们发现了超稀有五夸克的配方

2019-3-28@艾米 0 评论

在发现了一种前所未有的亚原子粒子三年多之后,物理学家现在知道这些粒子(称为五夸克)是如何组合在一起的。

新的研究揭示了三种全新的五夸克,并表明它们各自由两个部分组成:一个称为重子的三夸克星团和一个称为介子的夸克和反夸克的配对。

纽约锡拉丘兹大学的物理学家、研究负责人Tomasz Skwarnicki说:“我们得到了一张更加清晰的照片,我们说‘天哪,里面有一些我们实际上无法想象的东西’。”

夸克是亚原子粒子,有六种类型(上、下、奇异、魅力、底部和顶部)。它们是质子和中子的构建块,每个都由三个夸克组成。这些三夸克粒子也称为重子。另一个重要的粒子类型是介子,它们都是由一个夸克和一个反夸克组成的。反夸克是夸克的奇怪的反物质表兄弟。

Skwarnicki说,在20世纪60年代,当物理学家首次对所有这些夸克进行理论化时,他们意识到没有理由没有由四或五个夸克组成的粒子。但是,直到2015年,当Skwarnicki和他的同事们发现日内瓦大型强子对撞机碰撞产生的粒子中的物体时,才有实验证据证明五夸克粒子或五夸克。

当时,Skwarnicki说,数据有点模糊。从那以后,研究人员将他们在这些五夸克上的数据量增加了9倍。这样有了更清晰的画面。

研究人员发现的第一件事是,LHC粒子中存在三个独立的五夸克,分别有三个独特的质量。其中一个以前没有被发现。在2015年的研究中, 另外两种粒子质量谱出现了一个峰值,但现在看来是两个单独的粒子,具有单独的质量。

五夸克都是由一个带有三个夸克的重子和一个带有夸克和反夸克的介子组成

最重要的是,新数据揭示了这些五夸克的内部结构。Skwarnicki说,前还不清楚五夸克是如何排列在五夸克内部的。它们都是相互作用的吗?或者是有两个簇——一个三夸克重子和一个介子(由夸克和反夸克组成的粒子)相互作用?

新数据显示,这是后一种情况。Skwarnicki说,根据夸克的衰变方式:它们是不稳定的并且在改变它们的构型之前只是短暂地存在,它们必须由相互作用的重子和介子构成。五夸克由一个魅力夸克、一个反魅力夸克、两个上夸克和一个下夸克组成。它们具有不同的质量,因为夸克存在于不同的量子态中。

新观察的重要性在于它现在指向一个明确的方向。每个五夸克都是由一个带有三个夸克的重子和一个带有夸克和反夸克的介子组成。这就像两个独立的夸克球相互粘连。

Skwarnicki于3月26日在意大利La Thuile举行的物理会议Rencontres de Moriond上展示了这一结果。Skwarnicki说,研究人员计划进一步测量以证实他们的发现,他们计划寻找更多的五夸克排列。他说“我确实相信,未来我们会看到更多这些五夸克型粒子。”

本文源自 Live Science ,由米粮仓 艾米 基于创作共用协议(CC BY-NC)发布。

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