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科技日報記者 劉霞
粒子家族喜迎新成員！據歐洲核子研究中心（CERN）官網5日報道，大型強子對撞機（LHC）上底夸克探測器（LHCb）實驗合作組宣布，他們觀察到三種新粒子：一種新“五夸克態”和首對“四夸克態”，后者包括一種新“四夸克態”，這一最新發現將幫助物理學家更好地理解夸克如何“成群結隊”形成復合粒子。
新發現的“五夸克態”被描述為一對松散結合的標準強子，由粲夸克和粲反夸克及上、下和奇異夸克組成。
新發現的“四夸克態”被描述為夸克緊密結合形成的粒子，其中一個由粲夸克、奇異反夸克、上夸克和下反夸克（左）組成；另一個由粲夸克、奇異反夸克、上反夸克和下夸克（右）組成。 圖片來源：CERN
科學家們認為，夸克是不能再分割的基本粒子，目前已知的夸克包括上夸克、下夸克、粲夸克、奇異夸克、底夸克和頂夸克6種。夸克通常“三兩成群”形成強子，比如重子（由3個夸克組成，如質子和中子等）和介子（由正反夸克對組成）。但更多夸克也能“成群結隊”形成“四夸克態”（tetraquarks）和“五夸克態”（pentaquark）。大約60年前，理論學家們就預測到這些奇異粒子的存在，但直到過去20年，LHCb等實驗才觀察到它們。
此次發現的“五夸克態”由研究人員在分析帶負電B介子“衰變”時觀察到，其由粲夸克和粲反夸克以及上、下和奇異夸克組成，是首個包含奇異夸克的“五夸克態”。這一發現的統計顯著性高達15個標準差，遠超粒子物理學中宣稱發現新粒子所要求的5個標準差。
新發現的帶電“四夸克態”由粲夸克、奇異反夸克、上夸克和下反夸克組成，研究團隊在分析帶正電荷和中性B介子衰變時，發現了它及其中性對應物，兩者的統計顯著性分別為6.5和8個標準差，代表科學家們首次觀察到一對“四夸克態”。
LHCb發言人克里斯·帕克斯說：“發現新的‘四夸克態’和‘五夸克態’并檢測其性質，將有助于理論家開發出奇異強子的統一模型，以更好地研究其‘性格’，同時也能加深對傳統強子的了解。”
目前，有一些理論模型將奇異強子描述為夸克之間緊密結合形成的個體，也有模型認為奇異強子是夸克松散結合形成的標準強子對，孰是孰非，只有時間和對奇異強子開展更多研究才能最終論定。
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