欧洲核子研究中心再发现两个新粒子

科技日报讯 据英国《每日邮报》11月20日报道,欧洲核子研究中心(CERN)的科学家通过对大型强子对撞机(LHC)从2011年至2012年间对撞的数据进行分析,发现了两个此前已被理论预测过但从未“现身”的亚原子粒子:Xi_b和Xi_b*,他们对此深感兴奋,认为新粒子有望从与标准模型不一样的新角度讲述宇宙的运行原理。
欧核中心科学家、荷兰国立核物理和高能物理研究所的帕特里克·科普布克博士介绍说,新粒子的质量约为质子质量的6倍,属于重子家族。重子是由三个夸克组成的复合粒子(或三个反夸克组成反重子),质子和中子也是重子。夸克是目前已知的最小粒子之一,6种不同的夸克采用不同的方式结合在一起产生了更大的粒子。新发现的两个粒子都由一个奇夸克、一个下夸克以及一个底夸克组成。其中,在Xi_b*粒子内部,更轻的奇夸克和底夸克的自旋呈一条直线;而在Xi_b粒子内部,它们则指向相反的方向,这使得前者的质量更大一点。
尽管质子和中子等粒子在宇宙中随处可见,但有些粒子很快会衰变,而且非常难找到。有鉴于此,在过去数年间,欧核中心的科学家一直通过让粒子以接近光速的速度相互撞击来获得亚原子粒子。粒子间的相互碰撞会释放出大量的能量,仿佛宇宙大爆炸时的情景再现,制造出的“原始汤”中会出现很多大爆炸时存在但现在已消失的粒子。
科学家们表示,研究结果与此前基于量子色动力学进行的预测相匹配,量子色动力学是粒子物理学标准模型的一部分,粒子物理学标准模型描述了组成物质的基本粒子以及它们之间的相互作用。在更高精度下对量子色动力学进行测试对于我们更精确地理解夸克的动力学非常关键。
科普布克说:“现有的标准物理学的理论模型似乎无法对宇宙的运行进行全面的解释,新粒子的发现也验证了我们可能要迎接新的理论。如果我们想要发现新的超越标准模型的物理学,那么,我们首先需要一副非常精准的粒子图谱,这样高度精确的研究将有助于我们厘清标准模型和将来要发现的新事物之间的区别。这两个新粒子的发现是物理学的重要时刻,它们将有助于科学家们更进一步地理解宇宙在亚原子尺度如何运转。”
据悉,LHC目前仍然处于维护升级阶段,预计于2015年春季重启,届时科学家将获得更加强大的对撞能量和更强烈的光束,有望做出更大的发现。

作者:刘霞 来源:科技日报