欧洲核子研究中心发现新的四夸克粒子

物理学家在LHCb协作在欧洲核子研究中心的大型强子对撞机(LHC)中有两个夸克和两个反夸克。标记Tcc+,它是迄今为止发现的寿命最长的奇异粒子,也是第一个包含两个重夸克和两个轻反夸克的粒子。

艺术家对Tcc+的印象,一个四夸克由两个魅力夸克和一个上和一个下反夸克组成。图片来源:欧洲核子研究中心。

艺术家对Tcc+,由两个魅力夸克和一个上下反夸克组成的四夸克。图片来源:欧洲核子研究所。

夸克是构成物质的基本构件。

它们结合形成强子,即重子,如质子和中子,由三个夸克组成,而介子则形成夸克-反夸克对。

已经发现了几个四夸克粒子发现近年来,Tcc+是第一个包含两个魅力夸克,而没有魅力反夸克来平衡它们的星系。物理学家称之为“开放魅力”(在这里是“双重开放魅力”)。

包含魅惑夸克和魅惑反夸克的粒子具有“隐藏的魅惑”——整个粒子的魅惑量子数加起来等于零,就像正电荷和负电荷一样。这里的符咒量子数加起来是2,所以它有两倍的符咒。

Tcc+也是第一个被发现的粒子,它属于一类有两个重夸克和两个轻反夸克的四夸克。

这种粒子通过转化成一对介子而衰变,每一个介子由一个重夸克和一个轻反夸克组成。

根据一些理论预测,这种类型的四夸克的质量应该非常接近两个介子的质量之和。

如此接近的质量使衰变“困难”,导致粒子的寿命更长,确实Tcc+是迄今为止发现的寿命最长的奇异强子。

“我们已经发现了一个ccūd四夸克,其质量刚好低于D*+D0阈值,根据大多数模型,这表明它是一个束缚态,”锡拉丘兹大学的物理学家、LHCb合作项目的成员Ivan Polyakov博士说。

“它仍然通过强相互作用衰变为D介子,但比其他奇异强子的强度要小得多。”

新的Tcc+四夸克是一个诱人的进一步研究目标。它衰变成的粒子都比较容易被探测到,再加上衰变过程中的少量可用能量,这使得它的质量非常精确,并允许研究这个迷人粒子的量子数。

“它狭窄地衰变成一个D形0D0π+最终状态-虚D*+衰变迅速地变成0π+LHCb的物理学家们说:“它不包括难以探测的粒子,这使得它的质量比现有的着迷重子的测量精度更高。”

“反过来,这可以为现有的理论模型提供严格的测试,并可能探索以前无法达到的QCD效应。”

“如果被发现,它美丽的表亲将是一个更大的恩惠。”

波利亚科夫博士说:“观察一个紧密结合的外来强子,它在强相互作用方面是稳定的,这将是理解强子尺度QCD的基石。”。

“bbūd被认为可以满足这一要求,它很少产生,目前LHC的光度也无法达到。”

“然而,它可能会在LHC Run 3或高亮度LHC中实现。”

“与此同时,强子光谱学方面的工作并不缺乏,”Kurchatov研究所/ITEP的物理学家、LHCb合作组织成员Vanya Belyaev博士补充道。

“我们的峰值肯定比研究人员多!”

LHCb团队本周在2021年EPS-HEP会议

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