CERN发现新型四夸克粒子

欧洲核研究组织（CERN）的大型强子对撞机（LHCb）最近发现一种新的四夸克粒子X（6900），由两个粲夸克和两个反粲夸克组成。

四夸克粒子X（6900）示意图。（CERN）

夸克是构成质子和中子的亚原子粒子，通常两个或者三个一组。两个夸克组成介子，三个夸克组成重子。质子和中子是人们最熟悉的三夸克粒子。

夸克有六个味态，包括上（up）、下（down）、顶（top）、底（bottom）、粲（charm）和奇（strange）。每种夸克有它们对应的反粒子。

1964年，美国物理学家盖尔曼（Murray Gell-Mann）和茨威格（George Zweig）提出，理论上应该有可能，在介子或重子的基础上，加入成对的夸克和反夸克组成四夸克或五夸克粒子。但是直到五十年后，科学家才拿出确凿的证据。

图：五夸克粒子

2014年4月，大型强子对撞机发现了由四个夸克组成的Z（4430）+。一年后，2015年又发现了Pc（4450）+和Pc（4380）+两种五夸克粒子。四位数字代表粒子与质子的质量比，也就是说这两种粒子质量是质子的四倍多。

“四夸克粒子已经很少见，这次发现的粒子由四个同类型的重夸克组成，即两个粲夸克和两个反粲夸克。”LHCb合作组发言人说，“在此之前，LHCb和其它实验组所发现的四夸克内最多都只有两个重夸克，从未发现两个以上同类的夸克。”

统计学上要求显着水平为5才能宣布发现一种新粒子，这次数据的显着水平已经超过这个阀值。而且研究者称它的质量与理论预测的四个粲夸克粒子的质量相符。

“这些怪异的重粒子提供了极端的、但从理论上看又很简单的实例，用于检验解释像质子或中子这类普通物质粒子特性的模型。”

这项发现近期发表在论文预印网arXiv.org上。