新技术研究外来强子的结构

一个四夸克(由四个夸克组成)被分解为共同移动的粒子(每个由两个夸克组成)的艺术描绘。四夸克插图由CERN提供。

科学

20世纪60年代，穆雷·盖尔曼和乔治·茨威格建立了夸克模型，他们预测介子(两夸克强子)和重子(三夸克强子)不会是自然界中唯一的强子。在核物理和粒子物理学中，探索具有更多夸克的奇异强子是一个令人兴奋的领域。科学家们花了近40年的时间才发现了第一个四夸克(四夸克强子)，即χc1(3872)。从那以后，科学家们又发现了其他的四夸克，甚至五夸克。然而，科学家们仍然不知道这些奇异的粒子是怎样的结构，它们是紧密结合的强子还是类似分子的两个强子的化合物?

影响

在欧洲核子研究中心(CERN)进行LHCb实验的科学家开发了一种新技术来识别χc1(3872)的性质。该技术利用其与附近粒子的相互作用。如果它是分子，当与周围的粒子相互作用时，χc1(3872)会比紧密结合的四夸克更容易破裂。将观测到的行为与模型计算进行比较，得出结论:对于紧密结合的四夸克，χc1(3872)的行为符合预期。这意味着科学家们第一次通过观察粒子与附近粒子的相互作用发现了粒子的结构。

总结

LHCb(大型强子对撞机底夸克侦测器)实验调查了大爆炸之后发生的事情，这些事情使得物质得以生存并形成了宇宙。来自洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究团队，以及LHCb的合作者和理论家已经证明了神秘的χc1(3872)粒子与其他粒子以四夸克致密态预期的方式相互作用。这项研究开发的技术开辟了一个新的研究领域，通过研究强子与附近粒子的相互作用，可以确定强子的组成和结构。LANL团队正计划将这种技术用于其他结构未知的强子。

联系

马特•达勒姆博士

洛斯阿拉莫斯国家实验室

durham@lanl.gov

资金

这项研究是由能源部科学办公室，核物理办公室资助的。