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科技日報南京7月10日電 （記者金鳳）記者10日從南京師范大學(xué)獲悉，在9日舉行的第41屆國際高能物理大會上，歐洲核子研究中心大型強子對撞機（LHC）的緊湊介子線圈（CMS）合作組報告，他們發(fā)現(xiàn)了一個可能由4個粲夸克組成的奇特粒子家族。
“清華—南師”CMS組負責(zé)人、南京師范大學(xué)教授易凱代表CMS合作組介紹，這些粒子內(nèi)部可能由4個同一種重味夸克組成，物理圖像相對簡單而利于理解。“這是中國實驗團隊首次在LHC上主導(dǎo)觀測到可能的全粲四夸克粒子，也是中國首次在CMS實驗上主導(dǎo)新粒子的發(fā)現(xiàn)。”易凱說。
夸克是一種基本粒子，目前已知有上夸克、下夸克、奇夸克、粲夸克、頂夸克、底夸克6種類型。“粒子一般由2—3個夸克組成，例如介子由一個夸克和一個反夸克組成，而重子由3個夸克或3個反夸克組成，它們被稱為傳統(tǒng)強子；但還有一類粒子可能由4個、5個夸克或者夸克膠子混合組成，因為比較罕見，所以也被稱為奇特強子。”易凱表示。
理論學(xué)家在數(shù)十年前已預(yù)測到傳統(tǒng)的強子和奇特強子態(tài)的存在，然而直到最近20年，科學(xué)家才在實驗上觀察到較為明確的四夸克態(tài)或五夸克態(tài)奇特強子。
“但此前還沒有發(fā)現(xiàn)過全部由重味夸克組成的奇特強子家族，即粲夸克或底夸克組成的奇特粒子。”易凱說。
基于2016—2018年CMS采集的所有“質(zhì)子—質(zhì)子”對撞數(shù)據(jù)進行分析，CMS合作組隨后在兩個粲夸克偶素的不變質(zhì)量譜中觀測到了一個新的粒子家族。“其中的每一個粒子可能由4個同味重夸克組成，該家族中的3個共振峰依據(jù)質(zhì)量被暫時命名為X(6600)、X(6900)和X(7300)。X(6600)和X(7300)粒子均是在世界上首次被觀測到。”易凱說。
“這是首次在實驗上觀測到可能由純重味夸克組成的奇特粒子家族。”易凱強調(diào)，“雖然近20年來，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了幾十個奇特強子，但這些奇特強子究竟是怎么形成的，還是未解之謎。而此次研究發(fā)現(xiàn)的奇特粒子家族，夸克的組成方式相對簡單，我們就可以基于這種相對簡單的組合方式，繼而理解這些粒子的形成模式。”
易凱表示，CMS探測器收集的數(shù)據(jù)量大，也有很好的質(zhì)量分辨率，預(yù)計將會在這個方向作出更多的貢獻。
CMS合作組由50多個國家、約240個單位的4000多名成員組成，其中，中國組成員來自中國科學(xué)院高能物理研究所、北京大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、清華大學(xué)、南京師范大學(xué)等多個單位。近年來，中國CMS組在希格斯粒子性質(zhì)測量和多玻色子研究等方面成績突出。
