北京時間3月17日，歐洲核子研究中心大型強(qiáng)子對撞機(jī)底夸克實(shí)驗(yàn)組（LHCb）宣布，發(fā)現(xiàn)全新粒子——單電荷雙粲重子。這項(xiàng)重要成果由中國科學(xué)院大學(xué)（以下簡稱國科大）物理科學(xué)學(xué)院教授何吉波帶領(lǐng)三位本科畢業(yè)生韓書鈺、張丹熠和張淋諾完成。

按照粒子物理的夸克模型，自然界存在六種夸克：上夸克、下夸克、奇異夸克、粲夸克、底夸克和頂夸克。前三種較輕，后三種較重。介子由2個夸克組成，重子由3個夸克組成，被統(tǒng)稱為強(qiáng)子。人們熟知的質(zhì)子、中子都是重子。

質(zhì)子家族示意圖

根據(jù)20世紀(jì)60年代提出的夸克模型，存在一種由兩個重夸克和一個輕夸克組成的“雙粲重子”，它們性質(zhì)奇特，是檢驗(yàn)人類對強(qiáng)力及夸克模型理解的關(guān)鍵“實(shí)驗(yàn)室”。

此次發(fā)現(xiàn)的單電荷雙粲重子，正是這類奇異粒子的新成員。通俗來說，如果把2017年LHCb中國組主導(dǎo)發(fā)現(xiàn)的雙電荷雙粲重子比作質(zhì)子的“奇異表親”，那么此次發(fā)現(xiàn)的單電荷雙粲重子就相當(dāng)于中子的“奇異表親”。

單電荷雙粲重子由兩個粲夸克和一個下夸克組成，與雙電荷雙粲重子構(gòu)成了一對天然的“同位旋伙伴”。有趣的是，在這個奇特的微觀世界里，電磁力的作用一反常態(tài)地強(qiáng)，使得含有較重下夸克的單電荷雙粲重子，反而比含有較輕上夸克的雙電荷雙粲重子更輕。對這一現(xiàn)象的精確測量，將為人類深入理解物質(zhì)的基本組成及其相互作用力提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

單電荷雙粲重子結(jié)構(gòu)示意圖

“這是LHCb實(shí)驗(yàn)組利用升級后的探測器發(fā)現(xiàn)的首個新粒子?！?/strong>何吉波說，“更重要的是，它表明，經(jīng)過扎實(shí)的訓(xùn)練和引導(dǎo)，我國的本科生完全有能力投身于開拓性的、國際一流的前沿研究?！眹拼罅Ｗ游锢韺?shí)驗(yàn)組負(fù)責(zé)人鄭陽恒教授介紹說：“這是發(fā)揮科教融合優(yōu)勢的又一個案例，已有多名國科大玉泉書院本科生參加我們組的科創(chuàng)計(jì)劃并做出重要成果。”

他們表示，這一新粒子的發(fā)現(xiàn)，將進(jìn)一步加深人類對強(qiáng)相互作用和夸克模型的理解，并為未來發(fā)現(xiàn)更多新型粒子、探索物質(zhì)深層次結(jié)構(gòu)打開新的大門。

來源：科技日報

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