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小畜播报|解答上帝书写的方程式，还差几步？科学家发现新粒子


核心提示：底夸克探测器局部图双粲重子含有两个c夸克（“粲夸克”）和一个u夸克（“上夸克”） ， 带两个单位电荷 。 以往发现的重子最多含有一个重夸克 ， 这次是实验上首次发现含两个重夸克的重子 。欧洲核子研究中心（C...
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底夸克探测器局部图
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双粲重子含有两个c夸克（“粲夸克”）和一个u夸克（“上夸克”） ， 带两个单位电荷 。 以往发现的重子最多含有一个重夸克 ， 这次是实验上首次发现含两个重夸克的重子 。
欧洲核子研究中心（CERN）大型强子对撞机（LHC）上的底夸克探测器（LHCb）实验组宣布发现双粲重子 ， 欧洲核子研究中心专门进行了新闻发布 。 而中国研究团队在新发现中作出关键性贡献 。
什么是双粲重子 ， 为什么科学家要寻找这种粒子 ， 它的发现有何重要意义？科技日报采访人员就此采访了底夸克探测器中国组负责人、清华大学工程物理系教授高原宁 。
首次发现含有两个重夸克的重子 在粒子物理学中 ， 标准模型是一套描述基本力（强力、弱力和电磁力）及组成所有物质的基本粒子的理论 。 在标准模型中 ， 基本粒子可以分为费米子和玻色子 ， 费米子又可以再分为轻子（比如电子）和夸克 。
按照标准模型的分类 ， 重子由三个夸克组成 ， 熟知的质子和中子是最常见的重子 。 自然界中存在六种不同夸克 ， 分别是上夸克、下夸克、奇夸克、粲夸克、顶夸克和底夸克 。 前三种较轻 ， 后三种较重 。
理论预期存在很多种具有不同组分的重子 。 此前发现的所有重子都最多只含有1个重夸克 。 例如 ， 质子具有两个上夸克和一个下夸克 ， 中子则具有两个下夸克和一个上夸克 。 此次发现的新粒子之所以与众不同 ， 是因为它含有两个重夸克 。
新发现的双粲重子含有两个粲夸克和一个上夸克 ， 带两个单位电荷 ， 质量约为3621兆电子伏特 ， 几乎是质子质量的4倍 。 如果画一幅关于双粲重子的图像 ， 就会看到两个重夸克位于中间 ， 距离非常近 ， 一个轻夸克围着二者转 。
高原宁说 ， 由于粲夸克质量远大于上夸克 ， 它的内部结构预期迥异于普通重子 ， 对其性质的细致研究将有助于人类深入理解物质的构成和强相互作用力的本质 。
继2012年发现“上帝粒子”希格斯玻色子后 ， 标准物理模型这块大拼图已基本完成 。 “在解决具体问题上还缺少一些细节 ， 比如在重子中夸克之间是如何作用的 ， 等等 。 ”高原宁说 ， 强相互作用是形成原子核等重要物质的最关键的力 ， 分子、原子的质量90%以上都来源于强相互作用 。 双粲重子的发现 ， 让科学家们可以探索强相互作用在这种新的夸克构成之下 ， 会有什么新性质 ， 有助于加深对强相互作用本质的了解 。
给标准理论模型补充一块拼图 “我们从2010年起开始这项研究 ， 经过多年努力终于取得不错的成果 。 ”高原宁说 。
底夸克探测器是欧洲核子研究中心大型强子对撞机上的粒子物理实验装置之一 ， 专门进行含有重夸克粒子的产生和衰变性质研究 。 底夸克探测器合作组由来自16个国家、72个单位的1185名成员组成 ， 其中中国组由清华大学、华中师范大学、中国科学院大学和武汉大学的研究人员组成 。 近年来 ， 中国组在强子性质和电荷宇称对称性破缺等方面的研究中成绩突出 。
为什么中国组将寻找含有两个粲夸克的重子作为目标？“根据夸克模型 ， 基态重子的数量是一定的 ， 例如 ， 由上夸克 ， 下夸克 ， 奇夸克和粲夸克可以组成20个自旋为1/2的基态重子 ， 高能物理学领域一直在寻找这些不同组分的重子 ， 希望能进一步验证标准模型 。 ”高原宁说 。


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