物理学家确认四夸克强子的发现

日期:2018-05-20 人气:48

大型强子对撞机之美合作证实了两个夸克,两个反夸克与异国强子的存在。 /

锡拉丘兹大学艺术与科学学院的物理学家已经帮助确认了异国情调的强子的存在 - 这是一种无法归类于传统夸克模型中的物质。

他们的发现是即将发表的一篇文章的主题,由瑞士日内瓦CERN的大型强子对撞机美容协会(LHCb)合作编写。 (LHCb是一个跨国试验,旨在识别宇宙中的新力量和粒子。)物理学教授Tomasz Skwarnicki是该论文的主要作者之一。

“我们已经证实了一个非常奇特的状态的明确观察 - 这看起来像一个由两个夸克和两个反夸克组成的粒子,”实验性高能物理学专家Skwarnicki说。 “这一发现当然不符合传统的夸克模型。它可能会给我们提供一种观察强相互作用物理的新方法。“

夸克是在原子核内发现的坚硬的点状物体。当夸克以三个结合时,它们形成称为重子的复合粒子。质子可能是最着名的重子。

有时,夸克与相同质量但相反电荷的相应反粒子(即反夸克)相互作用。发生这种情况时,它们形成介子。这些化合物常常会出现重质人造颗粒的衰变,如粒子加速器,核反应堆和宇宙射线中发现的那些化合物。

介子,重子和其他参与强相互作用的粒子称为强子。

直到2007年,这种分类几乎一直没有受到质疑,当时一个由400名物理学家和工程师组成的国际团队被称为百丽合作组织,他们发现了一种叫做Z(4430)的奇特粒子,似乎有两个夸克和两个反夸克。

“一些专家认为,贝尔的初步分析是天真的,并倾向于得出一个不合理的结论,”Skwarnicki说,补充说,其他外来的国家已经被观察到。 “结果,许多物理学家得出结论,没有任何证据证明这个粒子是真实的。”

几年之后,另一个被称为BaBar的跨国团队使用了更复杂的分析技术,结果对Z(4430)的存在引发了更多的争议。 “BaBar没有证明百丽的测量和数据解释是错误的,”Skwarnicki说。 “他们只是觉得,根据他们的数据,没有必要假定这个粒子的存在。”

百丽回应更严格的分析相同的数据集。这一次,他们发现Z(4430)有统计学意义的证据,尽管分析的复杂性和对颗粒生产环境的大量假设。

LHCb发言人Pierluigi Campana和LHCb物理学家理查德雅各布森讨论了无法分类在传统夸克模型(视频:CERN)中的奇异粒子的明确观察 /

LHCb在过去一年的大部分时间里都仔细研究了自己的粒子数据,并使用了Belle's和BaBar的分析技术。在这个过程中,Skwarnicki和他的团队确认Z(4430)是真实的,并且是一个异国情调的强子。

“这个实验是紧凑的,表明实际上存在由两个夸克和两个反夸克组成的粒子,”Skwarnicki说。 “一年多以前,有这样一个粒子存在的证据不足,有一个实验受到另一个实验的质疑。现在我们知道这是一个观察结构,而不是数据的某种反射或特殊功能。“

谢尔顿·斯通教授在日内瓦的欧洲核子研究中心(也称为欧洲核研究组织)领导了一组苏联研究人员。

“我们分析了数以万计的介子衰变,从CERN大型强子对撞机(世界上最大,最强大的粒子加速器)中的数万亿次碰撞中选出,”他说。 “因为数据样本非常大,所以它迫使我们使用统计学上强大的分析,反过来以明确的方式测量属性。能够最终证明我们长期以来认为存在的东西是很棒的。“

Skwarnicki补充道:“每个实验 - 百丽,BaBar和LHCb都分析了自己的数据。虽然它涉及相同的过程,但数据是在不同的时间收集的,有不同的碰撞体,以及不同的装置用于捕获出射颗粒。我们的发现对我们的实验来说是独一无二

在学院内,物理系一直在教育学生并进行超过125年的研究。毕业生和本科生的机会在生物学和凝聚态物理学,宇宙学和粒子物理学,引力波探测和天体物理学等领域提供。

PDF研究副本:观察Z(4430) - 状态的谐振特性

资料来源:锡拉丘兹大学Rob Enslin; CERN

图片:Anna Pantelia / CERN