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外来粒子/奇特粒子
让我们快进来到2003年 , 彼时日本高能加速器研究所的贝尔实验发布报告 , 声称观察到了一种新的“介子”:X(3872) , 一种能展现/表现出“外来”推进器的粒子 , 和普通介子大为不同 。
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在接下来的数年中 , 许多新的奇特粒子陆续被发现 , 科学家们也开始意识到 , 大部分粒子只有在它们是由四个夸克组成的四夸克而非二夸克时才能解释得通 。 之后在2015年 , CERN的LHCb实验室发现了第一个由5个夸克组成的“五夸克粒子” 。
所有目前已发现的“四夸克”和“五夸克”都包含两种粲夸克 , 它们是重夸克以及二到三种轻夸克:上、下或奇夸克 。 这种特别的分子式是最容易直接通过实验就发现的 。
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但是LHCb发现的最新的被称为X(6900)的四夸克则是由四个粲夸克组成的 。 由大型强子对撞机的高能质子对撞产生的新四夸克是通过它衰变成成对的众所周知的J/psi介子而被观察到的 。 每一个都是由粲夸克和反粲夸克组成的 。 这让它变得格外有趣:它不但只是全部由重夸克组成 , 而且还有四个同类型的夸克 , 这让它们每一个粒子都是独特的样本 , 用来检测我们对夸克是如何组合在一起的理解 。
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LHCb检测器 M 布莱斯 J 奥丹/CERN
目前 , 有两种模型可以解释夸克的结合机制:可能是它们过于强大的束缚而形成了我们所谓的紧凑四夸克 , 亦或是夸克自行排列形成了两个介子 , 它们松散地结合成一个“分子” 。
正常的分子是由原子被电磁力结合在一起而形成的 , 作用于正原子核和负原子核 。 但是分子或重子内的夸克是被另外的力结合在一起的:强力 。 原子和夸克遵循完全不同的规则 , 都能形成十分相似的复杂物质 , 这一点真是令人着迷 。
新粒子看上去适合紧凑四夸克而非两介子分子更一致 , 这是对前面的发现最好的解释 。 这让事情变得不同寻常 。 它将允许物理学家们研究这一新组合机制的细节 。 它还暗示着有其他重紧凑四夸克的存在 。
微观世界之窗
夸克间的强力运作遵循着非常复杂的规则——有多复杂呢?事实上 , 唯一能计算出它的结果的方法就是取近似值以及使用超级计算机 。
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