有关外来亚原子粒子的解释可能是由四种夸克粒子组成
2014-07-19 20:43:06   来源:化石网   评论:0 点击:

粒子 国外媒体报道,近日科学家或可能实验性的产生第一个由三个以上夸克粒子——原子的基本构建单元——组成的外来亚原子粒子。如果这个粒子的确是物理学家所认为的情况,那么它可能提供有关保持原子核作用力以

粒子

    国外媒体报道,近日科学家或可能实验性的产生第一个由三个以上夸克粒子——原子的基本构建单元——组成的外来亚原子粒子。如果这个粒子的确是物理学家所认为的情况,那么它可能提供有关保持原子核作用力以及宇宙最早的时刻的线索。

    “我们拥有这种非传统粒子存在非常确凿的证据,” 美国明尼阿波里斯市明尼苏达大学的物理学家罗纳德·珀林(Ronald Poling)这样说道。“但是真正让我们感到兴奋的是有关这种外来亚原子粒子的解释,也即它可能是由四种夸克粒子组成。”这项研究被发表在6月17日的《物理评论快报》上。

    自20世纪60年代起,物理学家就知道质子和中子组成了夸克粒子,也组成了上百种其它粒子。所有粒子都被分成两个种类,一种是包含两个夸克粒子的介子,另一种是包含三个夸克粒子的重子(包括质子和中子)。

    在过去的十年间,很多物理学家,包括在日本进行贝尔实验(Belle experiment)和在中国进行北京谱仪Ⅲ(BESⅢ)实验的科学家们,他们在搜寻包括三个夸克粒子以上的粒子时并没有获得太大的进展。探测粒子内部是非常困难的,因为物理学家无法直接的观测到夸克粒子。相反,他们必须测量一个既定粒子的所有特性,例如它的重量,所带电量和衰变产物,以寻找可能罕见的特性,而这种罕见特性只可能通过奇特的夸克粒子组合来解释。

    贝尔和北京谱仪Ⅲ研究小组都在研究一种名为Y(4260)的怪异粒子,他们意识到这种粒子会衰变产生另一种有趣的粒子Zc(3900)。北京谱仪Ⅲ研究小组成员珀林说道,它的质量表明这种粒子可能是电中性介子,它是由两个带相反电量的夸克粒子组成,名为粲粒子和反粲粒子。但令人惊讶的是,两个研究小组都发现Zc(3900)却带电。

    事实上,珀林认为两个夸克粒子或者三个夸克粒子都无法解释Zc(3900)带电以及它的质量问题。这导致物理学家得出这一令人激动的结论:这种粒子是由四个夸克粒子组成:一个粲粒子和一个反粲粒子,以及一个向上和反下粒子,后者非常轻并产生了净正电荷。“粒子的电量成为它是四个夸克粒子状态的确凿证据。”美国纽约锡拉丘兹大学的物理学家托马斯·斯克瓦尔尼茨基(Tomasz Skwarnicki)这样说道。

    假设四个夸克粒子排列的证据站得住脚,最大的问题是这些夸克粒子是如何排列的。Zc(3900)可能是四个夸克粒子的单一实体,斯克瓦尔尼茨基说道,但它也可能是两个介子的结合,类似于两个原子相连接形成分子。

    珀林表示对粒子内部结构的理解可能增加物理学家对原子核强大作用力的理解,这将规定了夸克粒子是如何连接在一起以创造原子以及其它复合形式的物质。

    此外,物理学家认为在宇宙大爆炸后不久,物质以单一夸克粒子以及胶子——一种理论上假设的无质量但具有强大作用力的粒子——组成的热汤形式存在。很可能,随着宇宙逐渐冷却,热汤凝固成外来的多夸克粒子结合体,例如Zc(3900),随后再分裂成现在所观测到的粒子。“我们对于所有基本粒子和它们之间相互作用的理解越全面,我们理解宇宙是如何开始,以及如何到达现在的状况的理解越深刻。”

 

来源:凤凰科技 北京时间6月25日(编译/严炎刘星)

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