大型強子對撞機立大功！科學家發現新粒子

大型強子對撞機（LHC）上的底夸克探測器（LHCb）發現了一種新的粒子

新發現的Xi-cc++屬於被稱為「雙粲重子」的重子家族，這意味著組成它的夸克中有兩個是粲夸克，另外一個則是上夸克。

歐洲核子研究中心（CERN）的科學家宣布，他們通過大型強子對撞機（LHC）上的底夸克探測器（LHCb）發現了一種新的粒子——雙粲重子，又被稱為Xi-cc++。

粒子物理的標準模型預測了兩夸克的粒子，例如雙重魅力，科學家首次證實了這種粒子的存在。在粒子物理學中，標準模型是一組描述基本力的理論(力、弱力和電磁力)和組成所有物質的基本粒子。在標準模型中，基本粒子可分為費米子和玻色子，而費米子則可分為輕子(如電子)和夸克。

夸克有六種已知的「口味」，即頂部、底部、魅力、古怪、底部和頂部。由三個夸克組成的複合粒子稱為引力子。最常見的引力子包括構成日常物質核心的質子和中子。新發現的Xi - cc + +屬於重子家族的「雙重魅力」，意思是它的兩個夸克是魅力夸克和另一個夸克。夸克是四個「重」夸克之一(有魅力夸克、奇夸克、頂夸克和底夸克)，而上夸克則更輕。

這種新粒子非同尋常，因為之前發現的所有重晶石都含有最多一夸克。一個質子有兩個上夸克和一個下夸克，而中子有兩個下夸克和一個頂夸克。xicc + +粒子的質量是MeV / c2，比質子或中子重約3.5倍。

這項研究的領導者,格拉斯哥大學的帕特里克·奧爾德林(Patrick Spradlin)說:「新發現的兩倍的重子Xi - cc + +魅力的一個長期存在的難題——兩個夸克重子狀態——提供了解釋,並在底部夸克檢測器(奇蹟)開闢了一個新的研究分支。」

這項研究的結果也提供了證據，證明模型仍然是描述基本粒子的最佳理論。「看到夸克組合成一個新的複合粒子,展覽功能正如我們預期的一樣,即標準模型預言,這種感覺很好,」弗雷德CERN粒子物理學家說,布萊克曼(亞Blekman)說,「當然,我們知道,在極端的能量,將不適用標準模型,而且大量的中微子和暗物質並沒有被描述。然而，對於由夸克組成的夸克和粒子來說，標準模型似乎是「真實」的，是一個合理而完整的理論。布萊克曼沒有參與這項研究。

標準模型可以被認為是人類最成功的科學理論。該模型描述了大量不同的現象，具有驚人的準確性，從恆星的融合機制到希格斯粒子的形成。然而，這個理論是不完整的。它不包括愛因斯坦的引力，所以它無法描述引力波。第二，這個理論沒有描述暗物質和暗能量，它們構成了宇宙中95%的質量能量。

許多物理學家仍在試圖證明標準模型是錯誤的。然而，到目前為止，這個理論似乎是可靠的。「從實驗的角度來看，這項發現是一個非常好的結果，」荷蘭阿姆斯特丹自由大學(free university of Amsterdam)的粒子物理學家胡安·羅喬(Juan Rojo)說，「基本粒子理論的意義，儘管它還需要一些時間才能發現。」

Juan rojo說，當涉及到三個夸克時，量子色動力學(QCD)——夸克之間相互作用的理論——將變得更加困難。他說:「我們不知道如何計算重子的特徵，因為量子色動力學理論是一種很強的相互作用，所以我們不知道從這些結果中可以得到什麼。」

格拉斯哥大學(Paul Soler)的新研究結果更樂觀，他說:「這是第一次被觀察到的有兩種魅力夸克重子，因為理解夸克一起提供了一種新的強相互作用的可能性。」

「這個發現肯定會開發一個新的方法,以驗證理論的結構夸克和重子的限制,」倫敦國王學院的粒子物理學家,並沒有參與這項研究的約翰·埃利斯(John Ellis)說,「研究表明,LHCb又是一個非常強大的探測器,可以幫助我們學習很多問題,比如重子譜(重子譜),調試前的LHC是不可想像的。」

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