CERN报告了五夸克颗粒的观察 2017-03-14 09:09:15

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可以在五夸克粒子中定义夸克的可能布局,例如在LHCb中发现的那些

五个夸克可能紧密结合(左)

它们也可能组合成一个介子(一个夸克和一个反夸克)和一个重子(三个夸克),弱结合在一起

图片来源:欧洲核子研究中心大型强子对撞机的CERN物理学家报告发现了一类称为五夸克的粒子

“五夸克不只是任何新的粒子,”LHCb发言人盖伊威尔金森说

“它代表了一种聚合夸克的方法,即普通质子和中子的基本成分,这种模式在五十多年的实验搜索中从未被观察到

研究它的性质可以让我们更好地理解普通物质,即我们所制造的质子和中子是如何形成的

“我们对物质结构的理解在1964年被美国物理学家默里盖尔曼提出了革命

一类被称为重子的粒子,包括质子和中子,由称为夸克的三个分数带电物体组成,而另一个类别,即介子,由夸克 - 反夸克对组成

Gell-Mann在1969年被授予诺贝尔物理学奖

这种夸克模型还允许存在其他夸克复合态,例如由四夸克和反夸克组成的五夸克

然而,直到现在,还没有看到有关五夸克的确凿证据

LHCb的研究人员通过检查称为Λb(λb)的重子衰变为三个其他粒子,即J /ψ-(J-psi),质子和带电的Kaon来寻找五夸克态

研究J /ψ和质子的质量谱表明,中间态有时与其生成有关

这些被命名为Pc(4450)+和Pc(4380)+,前者作为数据中的峰值清晰可见,后者需要完全描述数据

来自Λb→J /ψpK衰变的J /ψ-质子(J /ψp)组合的质量

数据显示为红色菱形

来自Pc(4380)+和Pc(4450)+状态的预测贡献分别在紫色和黑色分布中指示

插图:对于K-p质量的受限范围的J /ψp组合的质量,其中较宽的Pc(4380)+状态的贡献更明显

(传统强子的其他贡献,负责数据分布中的其余功能,不会显示

)信用:CERN / LHCb协作“受益于大型强子对撞机提供的大数据集,以及我们探测器的出色精度,我们已经研究了这些信号的所有可能性,并得出结论,它们只能用五夸克州来解释“,雪城大学的LHCb物理学家Tomasz Skwarnicki说

“更准确地说,各州必须由两个夸克,一个夸克,一个魅力夸克和一个反魅力夸克组成

”早期的寻找五夸克的实验已经证明是不确定的

LHCb实验的不同之处在于它能够从许多角度寻找五夸克,所有这些都指向相同的结论

就像以前的搜索在黑暗中寻找轮廓一样,而LHCb则在灯光开启和各个角度进行搜索

分析的下一步将是研究夸克如何在五夸克中结合在一起

“夸克可以紧紧束缚,”清华大学的LHCb物理学家黎明章说,“或者它们可以松散地束缚在一种介子 - 重子分子中,其中介子和重子感觉到一种类似于一个结合的残余强力质子和中子形成核

“需要更多的研究来区分这些可能性,并看看其他五夸克可以教给我们什么

LHCb将在LHC第2版中收集的新数据将允许在这些问题上取得进展

该合作已向“物理评论快报”杂志提交了一份报告这些研究结果的论文

PDF研究的副本:观察J /ψp共振与Λ0b→J /ψK-p衰变衰变中的五夸克态一致资料来源:CERN