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专访:“新秀”双粲重子揭秘构成世界的基本力——访LHCb中国组负责人
2017-07-07 21:43:19 来源: 新华社
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  新华社北京7月7日电 专访:“新秀”双粲重子揭秘构成世界的基本力——访LHCb中国组负责人

  新华社记者彭茜

  继2012年发现“上帝粒子”希格斯玻色子后,欧洲核子研究中心6日宣布其大型强子对撞机又撞出了新粒子。这一名为双粲重子的新粒子,将有助于我们理解构成这个世界的最基本的力。

  最新发现是由大型强子对撞机上的底夸克探测器(LHCb)探测到的,中国研究团队则在新发现中作出关键性贡献。LHCb中国组负责人、清华大学工程物理系教授高原宁接受新华社记者专访时说:“虽然这一次并非发现了新物理,但却意味着我们又为夸克模型放上了一块新拼图。”

  重子是构成自然界几乎所有已知物质质量的基本粒子。比如,重子家庭中的质子和中子是组成原子核的重要部分。从更微观的尺度剖析重子,就会发现重子是由3个夸克组成的。不过,此前发现的重子中,3个夸克的质量都差不多,或者其中1个夸克质量较重,夸克之间也基本是等距的。

  高原宁介绍,新发现的“不同之处”在于:首次发现由两重一轻的3个夸克构成的重子,其质量约为3621兆电子伏特,几乎是质子质量的4倍。如果画一幅关于双粲重子的图像,就会看到两个重夸克位于中间,距离非常近,一个轻夸克围着二者转。

  科学家们在理论上一直没有完全弄清这些夸克间的相互作用力。而强相互作用是形成原子核等重要物质的最关键的力。分子、原子的质量,90%以上都来源于强相互作用。

  “如果强相互作用不是这样,那形成的原子核就不一样,我们的世界就完全不一样了。”高原宁说。

  而双粲重子的发现就让科学家们可以探索,强相互作用在这种新的夸克构成之下会有什么新性质,非常有助于对强相互作用本质的了解。

  双粲重子的发现过程,可算是一次“按图索骥”之旅。

  早在1974年,华裔物理学家丁肇中和美国科学家里希特就发现了粲夸克,并因此摘得诺贝尔物理学奖。科学家们便按照夸克模型的理论,制作出了含有粲夸克的“元素周期表”,并推断出双粲重子在表中的位置和大概性质。

  理论物理学家通过数据计算预测到,在大型强子对撞机上有产生双粲重子的很大可能,并预计它们会有比较大的几率衰变到几个容易被检测到的衰变道。

  2010年起,LHCb中国组开始了寻找双粲重子的尝试。到2016年底,研究团队和理论物理学家展开了深入探讨,又一次确定了研究方向,随后开始进行“盲分析”。来自清华大学、华中师范大学、中国科学院大学和武汉大学的十几位研究人员和学生通力合作,在细致研究后“打开窗户”,发现了双粲重子的“芳踪”。

  “从有迹象到最后做出来用了半年时间,在国际合作组中这样的论文发表速度算是非常快的。”高原宁说。研究论文已提交至美国《物理评论快报》。

  底夸克探测器国际合作组发言人、意大利国家核物理研究院科学家乔瓦尼·帕萨莱瓦教授评价说,该组的中国科学家对该粒子的发现作出了“关键性贡献”。

  高原宁说,此次发现双粲重子就像“亮出了底牌”,大家对寻找更多类型双粲重子的未来更加笃定,各国科研人员都会加速寻找。理论认为,至少存在3类双粲重子,剩下两个会更难发现,需要更多数据和更细致的分析。

  LHCb中国组下一目标是精确测量双粲重子的寿命。双粲重子本身非常“短命”,在“出生”之后会迅速衰变。此外,他们还要继续探索双粲重子是否还衰变到了其他的衰变道。

  “虽然迄今的发现都没有跑出目前的理论物理体系,但我们相信随着数据积累得越来越多、越来越好,未来发现新物理的可能性也越来越大。”高原宁说。

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【纠错】 责任编辑: 郭洁宇
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