四夸克还是三角奇点，科学家是如何区分的？答案在这里 _科学家

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前苏联物理学家列夫·朗道几十年前的预测竟成真？
如何研究强力？
上世纪五十年代，前苏联物理学家列夫·朗道（Lev Landau）首次提出了“三角奇点”（triangle singularity）这一怪异现象的假设。
高能量碰撞产生如希格斯玻色子（Higgs boson）这样的新粒子的抽象图。

（图源：《太空的一切》（All About Space）杂志经由盖蒂图片社（Getty Images）提供。）
物理学家筛选旧的粒子加速器数据后，发现了一种从未见过的现象，非常难以捕捉到，也就是所谓的三角奇点。
上世纪五十年代，前苏联物理学家列夫·朗道首次设想出这一现象。三角奇点是指一种罕见的亚原子过程，在这过程中粒子会在飞离彼此前交换“身份” 。

在这种情况下，两个叫做K中介子（kaons）的粒子形成了三角形中的两个点，而这两粒子交换“身份”后成为的粒子，则形成了三角形的第三个点。
研究的共同作者，波恩大学亥姆霍兹辐射与核物理研究院的伯恩哈德·凯泽（Bernhard Ketzer）在一份发言中说道：“在此过程中所涉及的粒子，交换了夸克并改变其‘身份’ 。 ”
因为描述亚原子粒子交互作用的数学方法都失效了，所以就称其为奇点。

如果这种非常怪异的粒子“身份”交换真的存在，那么就能帮助物理学家理解将原子核内部绑在一起的强力（ the strong force）。
“罗盘”实验的进展
2015年，在瑞士欧洲核子研究组织（CERN）研究粒子碰撞的物理学家认为，他们已经捕捉到这种粒子短暂奇异集合的瞬间，并称这种粒子为四夸克（tetraquark）。但是有新的研究却支持一种完全不同、甚至更为怪异的解释：一对粒子并没有形成新的集合，反而在飞离前交换了“身份” 。这种“身份”交换叫做三角奇点，意想不到的是，他们的这项试验可能首次证明了这一过程存在。
CERN的结构和光谱学普通μ介子质子工具（Common Muon and Proton Apparatus for Structure and Spectroscopy ，简称COMPASS ， “罗盘”）实验，对强力进行了研究。强力的作用（让质子和中子黏在一起）非常简单，可强力本身却复杂得让人头晕目眩，曾有过一段时期，物理学家很难完全描述强力在所有这些交互作用中的行为。
所以“罗盘”实验中的科学家为了理解强力，就用超级质子同步回旋加速器（the Super Proton Synchrotron）中的超高级能量，把聚在一起的粒子粉碎了。随后科学家就能观测结果。
实验先从介子（pion）开始，介子是由夸克和反夸克这两个基本建构单元组成。强力让介子内的夸克和反夸克黏在一起。不像其他基本自然力随距离越远而越弱，强力随着夸克相隔越远，反而更强（打个比方，介子中的夸克就像让橡皮筋绑着，越把夸克分开就得越拉扯橡皮筋，弹力也就越大）。
随后，科学家把介子加速到接近光速后，再让其撞入氢原子核中。撞击打破了夸克之间的强力，抑制着的能量全都释放了出来。 “转变成了物质，又形成了新的粒子。 ”凯泽说道， “因此，像这样的实验就能给我们提供这种强烈交互作用的重要信息。 ”
有四种基本自然力，分别是：重力，是最弱的力（左上角的图）；电磁力，作用在较小的层面上；弱核子力，让原子中的核子从质子转化成中子，并在转化过程中释放贝塔射线；强力，固定住原子核中的核子，以及核子自身中的夸克。

（图源：马克·加利克(MARK GARLICK)/科学图片库(SCIENCE PHOTO LIBRARY)经由盖蒂图片社提供）
四个夸克还是一个三角？
回到2015年， “罗盘”实验的科学家创纪录地分析了5000万份这样的碰撞后，发现了一个非常有趣的信号。这些碰撞发生后，有新粒子出现的情况不到1% 。科学家将这种新粒子称为“a1(1420)” ，最初以为它是一种新的四个夸克的组合——四夸克。然而，这种四夸克不稳定，很快就蜕变成了其他东西。

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