最近，歐洲核子研究中心(CERN)的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)之美(LHCb)實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)在歐洲物理學(xué)會(huì)高能物理會(huì)議(EPS-HEP)上提出了一個(gè)新發(fā)現(xiàn)。 LHCb發(fā)現(xiàn)的新粒子被標(biāo)記為Tcc+，是一個(gè)四夸克--一個(gè)包含兩個(gè)夸克和兩個(gè)反夸克的奇特強(qiáng)子。 它是迄今為止發(fā)現(xiàn)的壽命最長的奇特物質(zhì)粒子，也是第一個(gè)包含兩個(gè)重夸克和兩個(gè)輕反夸克的粒子。

夸克是構(gòu)成物質(zhì)的基本組成部分。這些夸克以不同的方式組合在一起，構(gòu)成不同類型的物質(zhì)--像質(zhì)子和中子這樣的重子是由幾個(gè)夸克組成的，而介子是由夸克與反夸克(它們的反物質(zhì)等價(jià)物)配對(duì)而成的。近年來，科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一些所謂的奇特強(qiáng)子--具有四個(gè)或五個(gè)夸克的粒子，而不是傳統(tǒng)的兩個(gè)或三個(gè)。最新的發(fā)現(xiàn)是一個(gè)特別獨(dú)特的奇特強(qiáng)子。

這種新粒子包含兩個(gè)粲夸克(Charm quark)，一個(gè)上反夸克和一個(gè)下反夸克。近年來已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)四夸克(包括一個(gè)有兩個(gè)粲夸克和兩個(gè)反粲夸克的四夸克)，但這是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)有粲夸克的粒子，它沒有被自己的反粲夸克所抵消。物理學(xué)家將Tcc+稱為“ double open charm”。

此外，Tcc+還有其他有趣的特征。它是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的屬于有兩個(gè)重夸克和兩個(gè)輕反夸克的四夸克一類的粒子。這種粒子通過轉(zhuǎn)化為一對(duì)介子而衰變，每個(gè)介子由一個(gè)重夸克和一個(gè)輕反夸克組成。根據(jù)一些理論預(yù)測，這種類型的四夸克的質(zhì)量應(yīng)該非常接近于兩個(gè)介子的質(zhì)量之和。這種質(zhì)量上的接近使得衰變變得"困難"，導(dǎo)致粒子的壽命延長，而事實(shí)上Tcc+是迄今為止發(fā)現(xiàn)的壽命最長的奇特強(qiáng)子。

這一發(fā)現(xiàn)為尋找更重的同類型粒子鋪平了道路，其中一個(gè)或兩個(gè)粲夸克被底夸克取代。具有兩個(gè)底夸克的粒子特別有趣：根據(jù)計(jì)算，其質(zhì)量應(yīng)該小于任何一對(duì)B介子的質(zhì)量之和。這將使衰變不僅不太可能，而且實(shí)際上是被禁止的：該粒子將不能通過強(qiáng)相互作用進(jìn)行衰變，而必須通過弱相互作用進(jìn)行衰變，這將使其壽命比以前觀察到的任何奇特強(qiáng)子長幾個(gè)數(shù)量級(jí)。

新的Tcc+四夸克是一個(gè)誘人的進(jìn)一步研究目標(biāo)。它衰變成的粒子都比較容易被探測到，再加上衰變中的少量可用能量，這導(dǎo)致了對(duì)其質(zhì)量的極高精確度，并允許研究這個(gè)迷人的粒子的量子數(shù)。這反過來又可以為現(xiàn)有的理論模型提供一個(gè)嚴(yán)格的測試，甚至有可能允許對(duì)以前無法達(dá)到的效果進(jìn)行探測。

關(guān)鍵詞： 科學(xué)家 強(qiáng)子對(duì)撞機(jī) 長壽命奇特粒子