昨日，在歐洲物理學(xué)會(huì)高能物理分會(huì) (EPS Conference on High Energy Physics) 上，大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī) (LHC) 的底夸克偵測(cè)器 (LHCb) 實(shí)驗(yàn)組宣布首次發(fā)現(xiàn)雙粲重子Ξcc (Xicc )，一種含兩個(gè)粲夸克和一個(gè)上夸克的新粒子。

圖丨雙粲重子Ξcc (Xicc )，由兩個(gè)粲夸克和一個(gè)上夸克組成

按照夸克模型的分類，重子由三個(gè)夸克組成，質(zhì)子和中子是最廣為人知的重子。理論很早就預(yù)測(cè)，重子家族中存在這種雙粲粒子，而物理學(xué)家卻在此前試驗(yàn)中苦苦尋找了多年。根據(jù)測(cè)量，新粒子的質(zhì)量為3921 MeV，比我們熟悉的質(zhì)子重四倍，這正是由于該粒子含有兩個(gè)粲夸克所造成的。

我們所看到的幾乎所有物質(zhì)都由包含三個(gè)夸克的重子組成，而夸克總共有六種（上、下、粲、奇、底、頂），前三種較輕，后三種較重。理論預(yù)測(cè)的重子由多種組合方式，但是，此前所觀察到的重子都是由兩個(gè)輕夸克和一個(gè)重夸克組成。

本實(shí)驗(yàn)的成功源于LHC能以較產(chǎn)出較多的重夸克，以及LHCb其獨(dú)特的探測(cè)方式。這種精密測(cè)量能以極高的效率探測(cè)出衰變產(chǎn)物。因此，雙粲重子就是在其衰變成Λc 重子、 K-介子和兩個(gè)π 介子的過程中被探測(cè)到的。

圖丨如LHCb的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所示，新粒子的質(zhì)量為3921 MeV

“首次找到的雙粲重子為量子色動(dòng)力學(xué)提供了新的研究方式，而量子色動(dòng)力學(xué)主要描述夸克之間的強(qiáng)相互作用?！?/span>LHCb的發(fā)言人Giovanni Passaleva表示，“這種粒子會(huì)增加我們理論預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。”

研究的前任發(fā)言人Guy Wilkinson解釋：“夸克在常見的重子中若即若離，而相比起常見重子，雙粲重子中的夸克應(yīng)該更像一個(gè)行星系統(tǒng)。其中兩個(gè)重夸克會(huì)像雙恒星一樣相互環(huán)繞，而剩下的一個(gè)輕夸克會(huì)在這雙星系統(tǒng)中轉(zhuǎn)動(dòng)。”

測(cè)量雙粲重子的性質(zhì)會(huì)幫助我們確立兩個(gè)重夸克和一個(gè)輕夸克所組成系統(tǒng)的行為。觀測(cè)該粒子的衰變過程和半衰期將是我們建立理論的基本方法。

對(duì)雙粲重子的探測(cè)令LHC對(duì)其他的重子興趣倍增，研究者因此期望探測(cè)到其他帶兩個(gè)重夸克的重子。

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參考：

https:///news/2017-07-lhcb-particle-heavy-quarks.html#jCp

http://press.cern/sites/press.web.cern.ch/files/file/press/2017/07/lhcb_paper_2017.07.06.pdf

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