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下饭视频|科学家发现了第一个“开放粲”的四夸克态


欧洲核子研究组织（CERN）的LHCb实验发现了第一个“开放粲”四夸克的夸克奇异组合 。
LHCb（英语：Large Hadron Collider beauty） ， 或称大型强子对撞机底夸克实验 ， 是大型强子对撞机（LHC）上的7个探测器之一 ， 它的主要物理目标是丈量在b强子（包含底夸克的重粒子）中的CP破坏和新物理 。 这样的研究可以匡助解释宇宙的物质-反物质不对称性 。
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基本粒子会萃在一起组合成好比我们所认识的质子和中子等的复合粒子 。 LHCb观察到了几个四夸克 ， 顾名思义 ， 它们是由四个夸克（或者说是两个夸克和两个反夸克）组成的 。 观察这些不平常的粒子有助于科学家进步对强力的熟悉 ， 强力是宇宙中四种已知的基本力之一 。 在最近举行的欧洲核子研究组织研讨会上 ， LHCb的科学家公布了质量为2.9 GeV /c的全新四夸克态的粒子 。
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在粒子物理学的尺度模型里有六种夸克 ， 粲夸克（Charm quark）是其中一种 ， 其它五种分别为上夸克、下夸克、奇夸克、顶夸克、与底夸克 。
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粒子物理学中 ， 四夸克态（Tetraquark）是一种由四个夸克形成的介子 ， 是由两个夸克和两个反夸克组成的 。 原则上 ， 现代强相互作用理论量子色动力学答应四夸克态的存在 。 然而 ， 一直未能确认发现四夸克态 。 任何关于四夸克态的发现可以证实奇特强子的存在 ， 这是依据夸克模型分类的例外 。
于1964年科学家最早猜测夸克存在 ， 现在实验室中观察到六种夸克（及其反夸克） 。 因为夸克不能自由存在 ， 它们会聚在一起形成复合粒子：三个夸克或三个反夸克形成像质子一样的“重子” ， 而一个夸克和一个反夸克则形成“介子” 。
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大型强子对撞机LHCb检测器专门用于B介子的研究 ， B介子包含底夸克或反底夸克 。 在大型强子对撞机质子-质子碰撞中产生后不久 ， 这些重介子“衰变”为各种较轻的粒子 。LHCb科学家在这种衰变中观察到了新的四夸克态的迹象 ， 其中带正电的B介子转变为一个正D介子、一个负D介子和一个正K介子：B+ → D+D-K+ 。 到目前为止 ， 他们在LHCb检测器已记实的所有数据中 ， 研究了大约1300个用于此特定转换的候选对象 。
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夸克模型猜测 ， 此转换中的某些D+D-对可能是仅短暂泛起的中间粒子 ， 例如ψ（3770）介子的结果：B+→ψ(3770)K+→D+D-K+ 。 但是 ， 理论并未猜测导致D-K+对的类似介子 。 因此 ， LHCb惊奇地发现其数据中有一条清楚的带 ， 该带对应于一个中间状态 ， 其质量约为2.9 GeV /c或质子质量的三倍 ， 转化为D-K+对 。
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数据被解释为四个夸克的新奇特异态的第一个征兆：一个反粲夸克、一个夸克、一个下夸克、和一个反奇夸克（antistrange） 。LHCb观察到的所有以前的类似四夸克的状态始终都具有一个“粲夸克-反粲夸克”对 ， 从而导致净零的“粲味”（charm flavor） 。 新观察到的状态是第一次看到包含独一粲夸克的四夸克 ， 被称为“开放粲”四夸克（"open-charm" tetraquark） 。
LHCb分析的负责人、丹·约翰逊（Dan Johnson）说：“当我们第一次看到数据中的多余数据时 ， 我们认为存在错误 。 ” “经由多年的数据分析 ， 我们接受了这一确实令人惊奇的东西！”


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