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大型强子对撞机发现五夸克粒子
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据国外媒体报道，瑞士日内瓦大型强子对撞机中心(Large Hadron Collider, LHC)的科学家们宣布他们发现了一种新的粒子，并将其命名为五夸克。 其实科学家们早在20世纪60年代就已经预测了五夸克的存在，但是，就像之前的Higgs boson粒子，科学家们直到几十年后才在大型强子对撞机中心检测到了五夸克粒子。 这个发现是在LHC的LHCb实验中获得的，该发现相当于一种新的物质形态的出现。科学家们已经将研究成果提交给《Physical Review Letters》杂志。 在1964年，两位物理学家Murray Gell Mann和George Zweig分别提出了被称作夸克的亚原子粒子的存在。他们推测，如果重子和介子是由其它新的粒子组成的话，那么在理论上就可以很好地解释这两种粒子的关键属性。Zweig将新的粒子命名为“aces”，而Gell Mann则坚持使用“quark”，即夸克作为名字。 该假设同样允许其它夸克状态的存在，如五夸克。这个纯粹的理论粒子由四个夸克和一个反夸克组成(一个反夸克相当于一个普通夸克)。 在2005年左右，有几支团队声称他们检测到了五夸克的存在，但是随后他们的发现并没有被新的实验所证实。大型强子对撞机中心LHCb实验的负责人Patrick Koppenburg告诉BBC新闻：“关于五夸克的新闻一直持续不断，这也是我们对于发表文章如此谨慎的原因。而且关于五夸克的新闻大部分的发现都被后来的实验证实是错误的。” 在LHCb实验中，物理学家们研究了一个叫做Lambda b的亚原子衰变或者变换成其它三个粒子的方式。这些中间状态已经被命名为Pc(4450)+和Pc(4380)+。雪城大学的物理学家Tomasz Skwarnicki告诉记者：“我们已经检查了这些信号的所有可能性，并且得出结论，它们只能通过五夸克来解释。” 先前的实验只是测量了所谓的质量分布。和背景噪声进行比较，如果出现一个统计意义上的峰值，那么有可能预示着一种新型粒子。但是对撞机能够使研究人员从另外的视角观察数据，也就是说能够从粒子运行的四个不同角度来观察。Koppenburg博士说：“我们将问题从一维转化为五维，这样就能够描述在衰变过程中所发生的一切现象。如果我们观察到的现象是由于其它已有物质而非一个新的粒子所产生的，这是根本说不过去的。” LHCb实验发言人Guy Wilkinson最后总结说：“五夸克不仅仅是一个新的粒子。它代表了一种产生夸克的方式，而这些夸克是普通质子和中子的最基本的组成单元。这种模式在以前的实验中从未被观察到。研究五夸克的性质可以使我们更加深入地了解物质是如何构成的。” LHC计划从四月开始进行为期两年的系统维修和升级计划。  图示为在一个五夸克粒子中五个夸克可能的组合方式。  在LHCb实验中科学家们采用高精度的度量来揭示新的五夸克粒子。  五夸克粒子的另一种组合方式，介子粒子(一个夸克和反夸克)和重子(三个夸克)微弱地连接在一起。  LHC于上个月发布了两年来的最新数据。 |
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