發現迄今最長壽的新奇異強子:四夸克粒子 T cc +

作者 | 發布日期 2021 年 08 月 02 日 18:33 | 分類 自然科學 Telegram share ! follow us in feedly


夸克是構成物質的基本單元,它們三三兩兩相互結合形成稱為強子的複合粒子,包含構成萬物的質子和中子。不過這些年來,科學家開始發現更加罕見的四夸克、五夸克,其中四夸克直到去年才首度確認,現在科學家再度找到一個新奇異強子,是迄今為止壽命最長的四夸克粒子 T cc +。

由於夸克是基本粒子,因此不同的夸克組合可以組成不同的複合粒子,比如夸克與反夸克成對形成介子、3 個夸克可組合成重子(最常見的重子是質子與中子)、3 個反夸克可組成反重子(antibaryons),而由更多夸克組成的奇異強子如四夸克、五夸克則相當罕見,2015 年時,大型強子對撞機底夸克實驗(LHCb)才首度發現 2 個五夸克粒子,2019 年發現第 3 個五夸克粒子;2020 年則首度發現四夸克粒子,今年 3 月再發現新的 4 個四夸克粒子。

現在,LHCb 再度發現一個新四夸克粒子,命名 T cc +,該粒子由 2 個魅夸克(charm quark)與 1 個上反夸克、1 個下反夸克組成,這種組合又使得它更加特別,因為當夸克和反夸克配對時,一般都是跟自身反粒子相配(比如 2 個魅夸克應該配 2 個魅反夸克),由於魅夸克較重,上下反夸克較輕,這種不匹配的質量本質上減緩了 T cc + 粒子衰變過程,使其更加穩定。

事實上,T cc + 是迄今為止已知壽命最長的奇異強子。

不過這項發現也點出了另一個類似粒子可能會更加穩定:如果將其中 1、2 個魅夸克換成底夸克,則粒子的壽命將以數量級增長。T cc + 粒子為現有理論模型提供了更嚴格的測試結論,或許還能幫助科學家解開以前無法理解的秘密。

(首圖來源:CERN

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