大型强子对撞机发现三种新的外来粒子

罗睿

国际大型强子对撞机之美（LHCb）合作组织在大型强子对撞机（LHC）上观察到了三种从未见过的粒子。这一发现包括一种新的”五夸克”和有史以来第一对”四夸克"，其中包括一种新型的四夸克。

们将帮助物理学家更好地理解夸克如何结合在一起成为这些复合粒子。夸克是基本粒子，可分为六个种类：上、下、粲、奇、顶和底。它们通常以两组和三组的形式结合在一起，形成强子，如构成原子核的质子和中子。然而，在极少数情况下，它们也可以结合成四夸克和五夸克粒子，被称为”四夸克”和”五夸克"。这些外来强子在大约六十年前就被理论家们预测到了，与传统强子同时出现，但直到最近，它们才被LHCb和其他实验所探测到。

在过去20年中发现的大多数外来强子都是四夸克或五夸克，包含一个粲夸克和一个粲反夸克，剩下的两个或三个夸克是一个向上、向下或奇怪的夸克或其反夸克。然而，在过去两年中，LHCb发现了不同种类的奇异强子。两年前，合作方发现了一个由两个粲夸克和两个粲反夸克组成的四夸克，以及两个由一个粲反夸克、一个上夸克、一个下夸克和一个怪反夸克组成的”开粲”四夸克。去年，它发现了有史以来第一个”双开粲”四夸克的例子，它有两个粲夸克和一个上反夸克和一个下反夸克。开放的魅力意味着该粒子包含一个魅力夸克而没有一个相等的反夸克。

LHCb合作组织今天宣布的发现包括新种类的强子。第一种是在分析带负电的B介子的”衰变”中观察到的，是由一个粲夸克和一个粲反夸克以及一个向上、一个向下和一个奇怪的夸克组成的五夸克。它是第一个被发现包含一个奇怪夸克的五夸克。这一发现具有高达15个标准差的统计学意义，远远超过了粒子物理学中声称观察到一个粒子所需的5个标准差。

第二种是一个带双电的四夸克。它是一种由一个粲夸克、一个奇怪的反夸克、一个上反夸克和一个下反夸克组成的开粲四夸克，在对带正电和中性的B介子的衰变进行联合分析时，它和它的中性对应物一起被发现。以6.5（双电荷粒子）和8（中性粒子）个标准差的统计学意义观察到的新四夸克，代表着一对四夸克的首次被观察到。