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大型强子对撞机发现“美丽粒子”

大型强子对撞机的紧凑渺子线圈探测器发现了Xi(b)*存在的证据

大型强子对撞机(LHC)最近在进行原子粉碎实验时检测到了一个新的亚原子粒子,这是一个美丽的粒子。新发现的粒子早已被理论所预言,但从未被发现。

新的粒子被称为Xi(b)* ,是一个重子。据悉,重子是由三个更小的被称为夸克的物质组成。组成原子核的质子和中子也是重子。Xi(b)* 粒子属于所谓的美重子,其包含一个底夸克,亦称美夸克。虽然发现Xi(b)*未必见得是一个惊喜,但这一发现应有助于科学家解决“物质是如何形成的”这一更大的难题。进行大型强子对撞机实验的美国康奈尔大学的物理学家詹姆斯•亚历山大(James Alexander)说:“这是墙上的另一块砖。”

不同于质子和中子,美重子的寿命极其短暂,Xi(b)*存在不到一秒钟就衰变成其它21个短命粒子。美重子需要极高的能量才能创造出来,所以它在地球上除了原子加速器的中心,如坐落于日内瓦欧洲核子研究中心(CERN)的大型强子对撞机,其它地方都找不到。

大型强子对撞机的科学家不是直接发现这个新的粒子,而是他们看到了它衰变的证据,大型强子对撞机的紧凑渺子线圈(Compact Muon Solenoid,CMS)探测器捕捉到新粒子在质子和质子碰撞后的凌乱余波中衰变的过程。CMS的物理学家文森佐•奇欧奇阿(Vincenzo Chiochia)说:“寻找这个粒子真的很辛苦,在这样一个混乱的状况下寻找这种复杂的衰变,使我们对自己的能力充满信心,未来我们也可以找到其它新粒子。”

CMS的科学家表示,这个新粒子的存在已被证实,研究人员有99.99%的信心认为这一结果不是因为偶然。没有参与这项研究的费米实验室的科学家帕特里克•卢肯斯(Patrick Lukens)说:“这一发现进一步证实物理学家对夸克如何结合在一起的理解在本质上是正确的。”

这个粒子曾被物理学中非常成功的理论模型预言,被称为量子色动力学(quantum chromodynamics),该模型演示了夸克如何结合,以及如何创造更重的粒子。然而,卢肯斯说,发现Xi(b)*对寻找希格斯玻色子没有影响。希格斯玻色子可以解释为什么质量存在于宇宙中,它也是由量子色动力学模型所预言的粒子。


搜狐科学(尚力)





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