物理学家发现一种含有两个粲夸克新型四夸克态粒子

欧洲核子研究组织(CERN)、俄罗斯科学院西伯利亚分院布德克尔核物理研究所、科研中心—“库尔恰托夫研究院”阿里汗诺夫理论和实验物理研究所、新西伯利亚国立大学等研究组织的科学家团队发现了一种新型的奇异粒子—“Tcс+”四夸克粒子,其中“cс”表示粒子中包含两个粲夸克(来自“粲”),而总正电荷(+)表示包含一个反上(u)夸克和一个反下(d)夸克。该研究成果在欧洲物理学会的在线会议上公布,并在欧洲核子研究组织(CERN)的网站上发表。

目前,物理学家们发现的四夸克粒子有二十多个。 它们是由两个夸克和两个反夸克构成的粒子。通常,这些粒子的寿命很短。新型粒子的特点在于它是一种双粲四夸克。即在它的构成中有两个“粲”夸克和两个轻的反夸克(反上(u)夸克和反下(d)夸克)。 除此之外,四夸克在强相互作用下的特定时间范围内存活时间相当长,是以前观察到的四夸克的寿命长度的500-1000 倍。

欧洲核子研究组织的大型强子对撞机底夸克实验 (LHCb)团队成员、俄罗斯科学院西伯利亚分院核物理研究所实验室主任、俄罗斯科学院院士、新西伯利亚国立大学物理系教授亚历山大·邦达里表示:“我认为这一发现证实了我们的假设,即应该有更加稳定的粒子,这些粒子不是由粲夸克构成,而是由底夸克(b)构成。”

底夸克(b)比夸克重三倍左右。由此可见,如果我们对一切的分析都是正确的,那么这种四夸克在强相互作用和电磁相互作用下可以保持稳定的状态,并且存活时间长达10-13 秒,与粒子物理学粒子的典型寿命相比,这是个非常长的时间。因此,实验的首要任务是寻找类似粒子。对撞机的参数目前会得到改进,光束强度将增加,并且有可能在几年内也会发现此类粒子。

此类实验让我们能够更好地研究宇宙起源之初物质形成的过程。通过预测或阐释观察到的粒子属性,科学家们对当时主导强相互作用的结构有了进一步的认识。

实验数据统计于2011年至2018年,其记载了大约200个新型粒子的诞生事件。信号以超过 10 个标准差的统计显著性被准确地记录下来,这就意味着受统计波动的影响,观察到这种效应的概率微乎其微。该科学家团队中有俄罗斯科学院西伯利亚分院核物理研究所和新西伯利亚国立大学的科学家,他们参与了分析和复查初步结果,讨论了可能影响所获结果的物理学问题和可能的硬件设备因素。