全球首次發現雙粲重子 中國團隊有「關鍵性貢獻」

歐洲核子研究中心６日宣布，經多國科學家共同努力，在世界上首次發現了一種被稱為雙粲重子的新粒子，這將有助於人類深入理解物質的構成和強相互作用的本質。中國團隊對這一發現功不可沒。

在現代粒子物理學的標準模型理論中，夸克是基本粒子，而重子是由３個夸克組成的複合粒子。幾乎所有物質都由重子組成，其中最廣為人知的就是組成物質原子核的質子和中子。

夸克有６種，分別稱為上、下、奇、粲、頂和底夸克，上、下夸克質量最小，奇、粲、頂、底夸克質量較大。質量大的夸克只能經由高能粒子的碰撞產生，如宇宙射線或粒子加速器，然後會通過粒子衰變迅速變成上夸克或下夸克。理論上不同類型的夸克相互組合可以形成不同的重子，但此前已發現的重子最多只包含一個質量較大的夸克，此次是實驗中首次發現含兩個重夸克的重子。

這一最新發現來自歐洲核子研究中心的大型強子對撞機（ＬＨＣ）上的底夸克探測器（ＬＨＣｂ）合作組。據介紹，這種雙粲重子含有兩個質量較大的粲夸克和一個上夸克，質量約３６２１兆電子伏，幾乎是質子質量的４倍，理論預期其內部結構迥異於普通重子。相關研究論文已提交至美國《物理評論快報》。

雖然現有理論對雙粲重子早有預測，但真正發現這種含有兩個重夸克的重子，仍然耗費了物理學家多年時間。

「發現這種雙粲重子意義重大，這將為進一步探索用於描述夸克之間強相互作用的量子色動力學提供一個獨特的工具。」ＬＨＣｂ合作組發言人、義大利國家核物理研究院科學家喬瓦尼?帕薩萊瓦教授評價說。

帕薩萊瓦同時表示，底夸克探測器合作組的中國科學家對該粒子的發現作出了「關鍵性貢獻」。他說，中國粒子物理理論家推動該分析向著正確的方向發展，並為最終取得研究成果提供了關鍵性建議。

底夸克探測器是歐洲核子研究中心大型強子對撞機上的粒子物理實驗裝置之一，專門研究重夸克粒子的產生和衰變。ＬＨＣｂ合作組有來自１６個國家、７２個機構的１１８５名成員。其中，中國組由清華大學、華中師範大學、中國科學院大學和武漢大學的研究人員組成，在強子性質和電荷宇稱對稱性破缺等方面研究成績斐然。中國組自２０１０年開始尋找雙粲重子，其發現進一步提升了中國組在國際大科學合作中的地位。

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