发现新奇异粒子 重写物质构成

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美粒子加速器发现新奇异粒子 重写物质构成(图)


费米国家加速器实验室里发现了奇异的新粒子

    据美国《国家地理》杂志报道，科学家这周宣布，他们在美国伊利诺斯州的费米国家加速器实验室里发现了一种奇异的新粒子，完全无法用现有理论对它进行解释，它将可能打破现有物质构成的所有已知规则。这个新发现的粒子称为Y(4140)，它不符合二种物质构成的已知模式，甚至科学家还没有确定Y(4140)是由什么组成的。

    科学家一直认为夸克能以各种行之有效的方式结合在一起形成其他较大的亚原子粒子，一种模式是由夸克-反夸克对形成的介子，另一种模式是由3个夸克组成的重子，如质子和中子。“但我们发现的这种新粒子不属于这些夸克组合，这令人惊奇，”美国佛州大学的雅各布·科尼格斯伯格说，“据我们所知，如果你试图将夸克-反夸克对组合在一起，你不可能建造出这种粒子。”

    粒子物理学家表示，此次发现的Y(4140)粒子是这些实验室观察到的具有类似非常规属性的粒子家族成员之一，是由二束粒子以近光速的速度彼此剧烈碰撞产生的，这样发现新粒子Y(4140)的机率大约为百亿亿分之二十。费米实验室的科学家发现，Y(4140)粒子在衰变过程中常常产生包含有一个底夸克(称为B+介子)的粒子。对费米实验室的数万亿次质子和反质子碰撞进行筛选后，科学家们确定了一个以非常规方式衰变的B+介子的小样本。进一步分析表明，这些B+介子可衰变成Y(4140)。此外，科学家还发现Y(4140)粒子可衰变成一对其他粒子———J/psi和phi粒子，物理学家认为它可能是一个粲数和反粲数夸克组合。但是，对于这样的一个构成来说，其衰变特性有违常规。

    日本高能实验室发言人、物理学家山内正则说，这是首次证实一个新的意想不到的Y态新粒子可衰变为J/psi和phi粒子。这个Y态可能和之前他们发现的Y(3940)有关，也可能是含有粲数夸克的外来强子的又一个例证。这些外来的夸克组合不属于目前已知的介子和重子，理论物理学家正在对它们的真实性质进行破解，实验人员也在继续努力寻找更多这样的粒子。

    这一新粒子的发现向那些深谙夸克如何结合形成物质的粒子物理学家发出了挑战。加上不久前美国刚刚宣布发现了罕见的单顶夸克和其它几项最近发现，物理学家实际上离寻获希格斯玻色子(所谓的上帝粒子)已越来越近了，但他们现在不得不重新思考物质是如何构成的。此研究成果发表在最新一期出版的《物理评论快报》上。