今日必看|新物理学的里程碑！“顶夸克”被制造出来了！
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本文参加*** #科学了不起# 系列征文赛 。
近日 ， 来自世界上最大的原子粉碎机“诞生”了一组四个超重粒子 ， 它就是顶夸克 。
在瑞士日内瓦的大型强子对撞机上 ， 这些胖乎乎但又很小的四胞体的存在 ， 实在早就被尺度模型所猜测 ， 尺度模型是支配亚原子相互作用的主流物理理论 。 但新的物理理论表明 ， 它们的产生频率可能远高于尺度模型的猜测 。 找到更多这样的四胞体是检修这些理论的第一步 。
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根据2019年发表的一项研究 ， 顶夸克是已知最重的基本亚原子粒子 。 每个顶夸克的质量大约与钨原子一样大 。 然而每一个顶夸克都比一个质子小得多 ， 这意味着不仅顶夸克拥有最重粒子的记实 ， 它们也是已知质量最密集的形式 。
固然顶级夸克是在大爆炸后的最初时刻大量产生的 ， 但它们的寿命非常短 ， 大约在万亿分之一秒内完全消失 。 现在 ， 只有在大粒子加速器中才能产生和观测到顶夸克 。
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顶级夸克最早是在1995年使用费米-特瓦特龙（Fermilab-Tevatron）发现的 ， 这个现已退役的举措措施位于芝加哥郊外 ， 是当时最强盛的粒子加速器 。
2011年 ， 大型强子对撞机LHC是世界上最强盛的粒子加速器 。 它是一个由近10000个强磁体组成的圆环 ， 围绕一个周长约为27公里的圆环排列 ， 以13万亿电子伏特的能量 ， 或比费米拉布-特瓦特龙能量高6.5倍的速度 ， 将两束质子向相反方向加速并相互碰撞 。 它们相撞的频率也比在Tevatron可能发生的频率高出100倍 。
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费米-特瓦特隆的束碰撞在1995年产生了一个顶夸克和反物质夸克对 ， 但这些碰撞每隔几天才产生一次这样的对 。 相反 ， 在大型强子对撞机的环形强子对撞机（ATLAS）实验和紧凑型μ子螺线管（CMS）实验中 ， 较高的能量和较高的碰撞速率大约每秒产生一对顶夸克 。
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物理学家在ATLAS和CMS在2015年至2018年间收集的数据中寻找顶级夸克 。 阿特拉斯实验小组公布 ， 他们已经看到四个顶级夸克的产生 ， 西格玛为4.3 。 同时 ， 在一篇发表在欧洲物理杂志C上的论文中 ， CMS实验的研究职员呈文了他们的四小顶夸克的观测sigma只有2.6 。 在进行实验之前 ， ATLAS和CMS都期望2.6sigma左右的显著性 。
【今日必看|新物理学的里程碑！“顶夸克”被制造出来了！】阿特拉斯所看到的高度意义可能只是偶尔 。 或者 ， 这可能是四顶夸克产生比尺度模型猜测的更普遍的迹象 ， 这可能意味着这一丈量是一些新的和意想不到的物理现象的第一个暗示 。 ”研究职员在一份声明中说：“下一次大型强子对撞机运行的额外数据 ， 以及所采用的分析技术的进一步发展 ， 将进步这项具有挑战性的丈量的精度 。 ”
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