在发现一种前所未见的亚原子粒子三年多之后,物理学家现在知道了这些被称为五夸克的粒子是如何组合在一起的。
新的研究揭示了三种全新的五夸克,并表明它们每一种都由两部分组成:一种叫做重子的三夸克簇和一种叫做介子的夸克对和反夸克对。
“我们拍到了一张更清晰的照片,我们说,‘哦,天哪,里面有些东西是我们实际上想象不到的,’”研究负责人、纽约州锡拉丘兹大学(Syracuse University)物理学家托马斯·斯瓦尼基(Tomasz Skwarnicki)说。
亚原子结构
夸克是亚原子粒子,有六种类型(上、下、奇、美、底和顶)。它们是质子和中子的组成部分,杏耀代理开号每一个质子和中子由三个夸克组成。这些三夸克粒子也被称为重子。另一种重要的粒子类型是介子;它们分别由夸克和反夸克组成。反夸克是夸克的反物质表亲。
在20世纪60年代,
杏耀注册 ,当物理学家们第一次将所有这些夸克理论化时,他们意识到没有理由不让由四五个夸克组成的粒子存在,斯瓦尼克告诉Live Science。但是,直到2015年,斯瓦尼克和他的同事们在日内瓦的大型强子对撞机中发现了由碰撞产生的粒子中的物体,才有了五夸克或五夸克的实验证据。
斯瓦尼基说,当时的数据有点模糊。从那时起,研究人员已经将这些五夸克的数据量增加了九倍。斯瓦尼基说,这让我们看到了一幅更加清晰的画面。
球的夸克
研究人员首先发现,大型强子对撞机粒子中有三个独立的五夸克,它们的质量各不相同。其中一个此前未被发现。在2015年的研究中,另外两个粒子曾出现在粒子质量谱上的一个峰值,但现在明显是两个具有不同质量的独立粒子。
最重要的是,新的数据揭示了这些五夸克的内部结构。斯克瓦尼基说,以前并不清楚这五个夸克是如何排列在五夸克内部的。它们都相互作用了吗?还是有两个团簇——一个三夸克重子和一个介子(由夸克和反夸克组成的粒子)相互作用?
五夸克的结构,由魅力夸克、反魅力夸克、两个上夸克和一个下夸克组成的亚原子粒子。
新的数据表明,这是后一种情况。基于夸克的衰变方式——它们不稳定,在改变它们的构型之前只短暂存在——它们必须由相互作用的重子和介子组成,斯瓦尼基说。五夸克由魅力夸克、反魅力夸克、两个上夸克和一个下夸克组成。它们有不同的质量,杏耀拿代理因为夸克存在于不同的量子态。
他说:“新观测结果的意义在于,它现在指向了一个明确的方向。”每一个五夸克都由一个重子和一个介子组成,重子里面有三个夸克,介子里面有一个夸克和一个反夸克。
“这就像两个分开的夸克球互相粘在一起,”斯瓦尼基说。
Skwarnicki于3月26日在意大利La Thuile举行的物理会议Rencontres de Moriond上展示了这一结果。 Skwarnicki说,研究人员计划进一步测量以证实他们的发现,他们计划寻找更多的五夸克安排。
他说:“实际上,我有信心在未来我们会看到更多这种五夸克型的粒子。”