您周围看到的一切都是由基本颗粒称为夸克和叶子,可以结合形成质子或原子等较大颗粒。
但这并不会使它们无聊 - 这些亚原子颗粒也可以以我们从未发现过的异国情调的方式结合。
现在CERN的LHCB合作宣布了发现一批被称为“ pentaquarks”的新粒子的离合器。结果可以帮助揭示夸克理论的许多奥秘,这是该理论的关键部分粒子物理。
夸克是首先提出解释20世纪中叶在宇宙射线和对撞机实验中发现的新颗粒的不整洁的新颗粒。这种显然基本颗粒的“动物园”日益增长的“动物园”引起了物理学家的震惊,他们对简单和秩序具有自然的偏见,而不得不记住多个基本原则。
著名的意大利物理学家Enrico Fermi捕捉了他的同事的心情当他说的时候“年轻人,如果我能记住所有这些粒子的名字,我将是植物学家”。
幸运的是,在1960年代,美国物理学家默里·盖尔·曼(Murray Gell-Mann)注意到粒子动物园中的模式,类似于被发现的图案Dimitri Mendeleev当他拿起化学元素的周期表时。
正如元素周期表暗示着比原子小的事物的存在一样,盖尔·曼(Gell-Mann)的理论表明存在了一类新的基本粒子。粒子物理学家最终能够解释动物园中的数百个颗粒,因为它由少量的真正基本粒子组成,称为夸克。
神秘的哈德子
标准模型中有六种类型的夸克 - 向下,向上,奇怪,魅力,底部和顶部。这些也有”“伴侣 - 据信,每个粒子都有一个反物质版本,几乎与自身相同,但具有相反的电荷。”
夸克和古怪束缚在一起使颗粒称为HADRON。
根据盖尔·曼(Gell-Mann)的模型,有两种广泛的哈登族。一个是由三个夸克制成的粒子重子(其中包括构成原子核的质子和中子)以及由夸克和一个被称为古夸克制成的其他颗粒介子。
直到最近,重子和介子还是实验中看到的唯一类型。然而,早在1960年代,盖尔·曼恩(Gell-Mann)也提高了更多异国情调的夸克组合,例如四夸克(Tetraquarks)(两个夸克和两个古夸克斯)和五角夸克(Pentaquarks)(四个夸克和一个Quarks and One Antiquark)。
2014年,LHCB在CERN大型强子对撞机上进行了四个巨型实验之一,发表了一个结果表明snapp的命名为Z(4430)+粒子是四夸克。这开始了对新的异国黑龙的兴趣。
然后,在2015年,LHCB宣布了这一发现在有史以来的第一个五夸克(Pentaquark)中,为强子家族添加了全新的粒子。
LHCB今天提出的结果通过找到其他此类粒子来扩展到第一个五经发现。这是由于在大型强子对撞机的第二次运行中记录的大量新数据,这是可能的。
Liming Zhang,北京Tsinghua大学的副教授,以及进行测量的物理学家之一,他说:“我们现在的数据比2015年的数据高十倍,这使我们能够看到比以前更令人兴奋和更精细的结构。”
当Liming和他的同事们研究了2015年发现的原始Pentaquark时,他们惊讶地发现它已经分为两分。原始的五夸克实际上是两个独立的五夸克颗粒,它们具有相似的质量,以至于它们最初看起来像一个粒子。
似乎有两个五角夸夸夸的价格还不够令人兴奋,LHCB还发现了第三个五特夸克,其质量比其他两个小。这三个五夸夸(Pentaquarks)均由一个夸克(Quark),两个上夸克(Quarks),一个魅力夸克(Chamm Quark)和一个魅力的古怪制成。
现在的最大问题是:这些五夸克人的确切内部结构是什么?
一种选择是,它们真正由五个夸克制成,所有这些夸克都在单个强子中均匀混合在一起。另一种可能性是,五夸克确实是一个重子,介子粘在一起形成一个松散结合的分子,类似于质子和中子在原子核内结合在一起的方式。
Tomasz Skwarnicki,纽约锡拉丘兹大学的物理学教授,他还从事测量工作,告诉我,新的伴侣国家“正处于弥撒中,提供了有关五夸克斯内部结构的提示”。
他补充说,最有可能的选择是这些五夸夸夸夸夸夸夸夸。可以肯定的是,物理学家将需要更多的实验数据,以及理论家的进一步研究,这意味着这些五夸克人的故事还远远没有结束。
这些结果完成了LHCB的一周令人兴奋的新公告,其中包括发现新型的物质抗对称性。 LHC尚未发现超出标准模型以外的任何粒子,可以帮助解释诸如,一种看不见但未知的物质,构成了宇宙中大多数物质。
但是这些令人兴奋的测量表明,仍然有很多关于标准模型的颗粒和力的知识。在21世纪基本物理面临的大问题上找到答案的最佳机会可能在于对我们已经知道的粒子而不是发现新的粒子的更详细的研究。
无论哪种方式,我们仍然有很多事情要发现。
哈利·克里夫(Harry Cliff),粒子物理学家,剑桥大学。