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大型强子对撞机的结果最终证实了神秘的五夸克的结构

大型强子对撞机的新结果证实了这一点。神秘的五夸克亚原子粒子——五夸克,几年前才被发现——实际上是由两组夸克组成的。

一个是介子,一种包含夸克对和反夸克对的粒子;另一种是三夸克重子:一种亚原子粒子,构成宇宙中大多数正常物质,包括质子和电子。

这证实了夸克不只是像一个松散的弹珠袋一样被扔在一起,而是在结构上更类似于原子核中质子和中子的结合方式——研究人员称之为“分子”状态。

以前,我们对这些短命粒子的了解是基于大型强子对撞机(LHC)首次观测运行时收集的数据。在这里,粒子物理学家首次观测到两个五夸克,Pc(4450)+和Pc(4380)+

粒子名称中的数字指的是它的质量(以兆电子伏特为单位),这些都是庞然大物,其质量是质子的四倍多。在研究了这些质量之后,研究小组只能得出结论,它们是由5个夸克组成的。

夸克有六种类型:上、下、上、下、魅力和反魅力,每种类型都有反物质。研究小组确定,五夸克各由两个上夸克、一个下夸克、一个魅力夸克和一个反魅力夸克组成——尽管它们的排列方式仍是个谜。

今年早些时候报道的新结果现在发表在一篇论文中,它完善了我们对五夸克以及五夸克的不同质量的认识。

随着大型强子对撞机第二次观测任务的完成,研究小组获得了9倍于碰撞数据量的数据。

在其中,他们不仅发现了一个新的低质量的五夸克- Pc(4312)+ -他们还发现Pc(4450)+质量范围覆盖了两个重叠的,但独立的五夸克,Pc(4440)+和Pc(4457)+。

所以,总共有四个五夸克- Pc(4312)+、Pc(4440)+、Pc(4457)+和Pc(4380)+。前三种粒子的质量与三种独立的候选介子-重子对的质量是一致的,这就解释了将粒子结合在一起所需的能量。

当然,五夸克质量有可能以不同的内部结构出现,它们与介子-重子质量整齐地排列在一起只是巧合,但这种可能性较小。

也有可能五夸克分子态并不是这些粒子的唯一结构,可能还有更奇怪的有待发现。

当然,更多的研究和数据将有助于解开这个谜团。例如,一个独立的物理学家团队已经确定,分子模型意味着存在四个此前未发现的五夸克质量——或许更多的碰撞数据可以帮助找到它们。

这项研究发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上。

sciencealert

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