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大型强子对撞机捕获到神秘粒子Z(4430)

2014年04月12日10:10    来源:科技日报    手机看新闻
原标题:大型强子对撞机捕获到神秘粒子Z(4430)

  发现希格斯玻色子的世界上功能最强大的对撞机——大型强子对撞机(LHC)最近又捕获到了科学家们追寻多年未果的神秘粒子Z(4430)。研究人员表示,最新发现或许是物质形式“四夸克态”(tetraquark)存在的迄今最扎实的证据。

  夸克这种亚原子粒子是物质的基本组成部分。它们要么两个一组,形成短命的玻色子;要么三个一群,形成组成原子核的质子和中子。数十年来,研究人员一直怀疑,夸克也能四个一帮形成四夸克态,但相关的量子计算很复杂,目前还无法实现。不过,LHC的最新发现表明,我们朝这一目标更近了一步。

  参与研究的纽约雪城大学的托马斯·斯克瓦尔尼茨基说:“关于Z(4430),科学界最大的争论在于其是否存在,最新研究证明它确实存在。”

  新捕获的Z(4430)是科学家们怀疑存在的四夸克态中的一个。2008年,由中国等13个国家参加的贝尔实验(Belle),利用日本高能加速器研究机构的大型加速器KEKB,首次报告了它的存在;但后来,美国斯坦福线性加速器中心(SLAC)的BaBar大型探测器却没有找到它,因此对其存在提出质疑。据《新科学家》杂志网站4月11日报道,这次,LHC的研究人员分析的数据比Belle或BaBar实验多10倍,发现了多达4000个这样的粒子。

  Z(4430)的存在已经被证实,下一个挑战是弄清楚其是否是四夸克态。以色列特拉维夫大学的理论物理学家马雷克·卡林认为,至少有一个原因让科学家们充满希望——其他被怀疑是四夸克态的物质可能只是一些松散地结合在一起的玻色子对;而Z(4430)与众不同,因为其质量似乎并不允许它这样做;也没有任何质量合适的玻色子松散地结合在一起。斯克瓦尔尼茨基说:“这确实使Z(4430)更像一个四夸克态。”

  不过,Z(4430)的衰变速度至少比以前认为的快10倍,这与描述四夸克态行为的简单模型并不相符。卡林表示,收集更多与这种粒子衰变有关的数据不仅能帮助我们确认其是否为四夸克态,也将有助于科学家们掌握物质在最基本尺度上的“一举一动”。例如,夸克能依附在一起组成更大的群吗?是否存在着由五个夸克组成的“五夸克态”(pentaquark)?

   总编辑圈点

  夸克世界总是双人游或三人行吗?长久以来,四个一起出现的四夸克态只能算是种假想介子。此前,作为世界上两大B介子工厂之一的“Belle实验”一直致力于寻找这种奇特态物质,也出现过一些四夸克态的候选者,其中Z(4430)尽管很有潜力,但至今还不能说就发现了四夸克态。如果本次研究能得到确认,不但粒子家族要纳入新的成员,我们对夸克物质的研究,也将会扩展至前所未至的天地。(记者刘霞)

(责编:王永战(实习生)、熊旭)


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