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大型強子對撞機又撞出了三種新粒子

  • 上版日期:111-07-11

在大型強子對撞機(Large Hadron Collider,LHC)最新一輪的實驗中,發現了三種未曾見過的夸克組合,其中包含了兩種四夸克組合及一種五夸克組合,完全符合這幾十年來描述粒子結構的標準模型(Standard Model)。
 
十年前,物理學家們宣布發現希格斯玻色子的存在,解釋了質量存在的意義。LHC經過關閉三年進行系統升級後,歐洲核子研究中心(CERN)的研究團隊在此次的實驗中,其粒子的對撞能量高達13.6兆電子伏特,這三種新的次原子粒子雖然不是上帝粒子級別的新發現,但事實證明LHC仍可替人類探索更多以前未知的微觀世界。
 
大多數強子並不是那麼奇特,例如:質子和中子是由三個夸克結合組成的。介子則是兩個夸克的組合,相對而言,四夸克和五夸克的組合則要少見得多,一般認為它們只存在於一瞬間,接著就會衰變成不同類型的粒子。


夸克共有六種不同的「味」,上(u)、下(d)、奇(s)、魅(c)、底(b)及頂(t),除此之外,每一種「味」都有自己的另一個成對反夸克,在對應的夸克符號上加上一橫作為標記,例如:ū代表上反夸克。LHCb團隊分析了帶負電的B介子衰變並從中發現了一種五夸克,由魅夸克、魅反夸克、上夸克、下夸克和奇夸克組成,這是首個包含奇夸克的五夸克組合。另外兩種四夸克組合剛好成對存在,其中一種為魅夸克、奇反夸克、上夸克、下反夸克;成對的另一種則為魅夸克、奇反夸克、上反夸克、下反夸克,這也是CERN首次同時觀測到一對四夸克。

 

如圖說圖說:新型的五夸克由奇、魅、上夸克組成團塊,加上一個下夸克、魅反夸克的團塊,表現為一對鬆散地結合而成的標準強子(standard hadrons)。
 
有些理論模型把奇異強子(exotic hadrons)看成夸克緊密結合的單一單位,而有些人認為它們是鬆散結合的標準強子對,類似於不同原子結合成分子的形式,但CERN認為,只有花費時間和更多的深入研究才能告訴我們這些謎團真正的答案,並統一奇異強子模型。(編譯/許晉翊)


資料來源:Universe Today