欧洲核子研究中心：对撞机首次发现新的奇异粒子

欧洲核子研究中心大型强子对撞机夸克项目首次观察到新的奇异的粒子。

大型强子对撞机夸克项目，英语：Large Hadron Collider beauty，缩写：LHCb，是LHC上的7个探测器之一，它的主要物理目标是测量在b强子，包含底夸克的重粒子中的CP破坏和新物理。这样的研究可以帮助解释宇宙的物质-反物质不对称性。该探测器也能够履行在前面区域的生产截面和弱电物理学的测量。大约有来自60个科研机构840人、代表16个国家形成建造和操作探测器的合作。

LHCb的合作项目已经观察到一种前所未有的四夸克颗粒。这一发现是在欧洲核子研究中心最近的一次研讨会上提出的，并在今天公开发表的正式论文中进行了详细具体的描述。

如图所示（右下）di-J /ψ候选的二维分布及其在（左下）M（1）μμ和（上）M（2）μμ的投影。存在四个分量，因为每个投影都由信号和背景J /ψJ/ψ候选组成。标签J /ψ1，2和bkg1，2分别表示M（1），（2）μμ分布中的信号和背景贡献。

这一发现将帮助物理学家更好地理解夸克。夸克是一种基本粒子，是所有物质的基本组成部分。夸克在一起形成称为强子的复合粒子，其中包括质子和中子。这一突破性的新发现可以帮助科学家们现在了解夸克将它们自身结合在一起以形成这些复合物的复杂方式。

夸克通常以三三两两的形式组合在一起形成强子。然而，几十年来，理论家已经预测到存在四夸克和五夸克强子，它们有时被称为四夸克和五夸克，近年来，包括LHCb在内的实验已经证实了其中一些奇异的强子的存在。

这些由夸克不同寻常的组合制成的粒子是研究自然界的四个已知基本力之一，即强相互作用力的理想“实验室”，这种自然力是结合质子、中子和构成物质的原子核的强相互作用。对强相互作用的详细了解，确定新的、出乎意料的过程，对于是新物理学还是标准物理学的标志将很重要。

即将离任的LHCb合作项目发言人Giovanni Passaleva说，“由四个夸克组成的颗粒已经很奇特，我们刚发现的是第一个由四个相同类型的重夸克组成的，特别是两个魅力夸克和两个魅力反夸克，” “到目前为止，LHCb和其他实验只观察到四夸克最多包含两个重夸克，而没有一个夸克包含两个以上相同类型的夸克。”

即将上任的LHCb项目发言人Chris Parkes表示：“此次合作包括来自19个不同国家的1400多名成员，这是一个共同致力于实现我们的科学目标的社团。”

“今天的发现开启了这一科学成就中又一激动人心的篇章，使我们能够在极端情况下研究物质粒子的理论。这种粒子属于相当极端的情况，它是一个奇异的强子，包含四个夸克，而不是其中的两个或三个。

“研究极端系统使科学家能够对我们的理论进行最深入的测试。通过研究这种粒子，希望我们将来能在此类中发现更多的粒子，我们将测试关于夸克如何结合并控制质子的理论和中子。”

LHCb团队使用粒子搜寻技术找到了新的四夸克，该技术在平稳的事件背景下寻找过多的碰撞事件。研究人员分别从2009年至2013年以及2015年至2018年进行的大型强子对撞机的第一次和第二次运行中筛选了完整的LHCb数据集，研究人员发现了由夸克构成的粒子质量分布发生了变化。

与以前的四夸克发现一样，尚不清楚新粒子是否为“真正的四夸克”，也就是说，四个夸克紧密结合在一起的系统，是否是一对以如分子状结构弱结合的两个夸克粒子。无论哪种方式，如此新的四夸克都将帮助理论家测试强相互作用理论——量子色动力学模型。