从事大型强子对撞机美丽实验（LHCb）的物理学家发现了一种看似我们当前的物理模型无法解释的整个新粒子家族。
这些被称为四夸克的新物质形式的存在，挑战了我们目前对它们在构成原子的质子和中子中所扮演的角色的理解，而原子是我们所知道和喜爱的宇宙中一切事物的基本组成部分。
“我们研究了每一个已知的粒子和过程，以确保这四种结构无法用任何预先存在的物理学来解释，”该团队的成员之一，来自锡拉丘兹大学的托马斯布里顿，告诉莎拉·查理对称。“这就像用 98 种原料烘焙一个六维蛋糕，没有食谱 - 只是一张蛋糕的图片。”
首先，什么是四夸克？ 在最简单的形式中，夸克是微小的粒子，它们积聚在原子内的质子和中子内，以接近光速的速度相互撞击和湮灭。
正如Physics Girl 的这段视频所解释的那样，根据目前的在物理学中，夸克有六种不同的类型或“风味”：上夸克、下夸克、顶夸克、底夸克、奇异夸克和魅力夸克。 它们都由更小的粒子（称为胶子）结合在一起，根据它们的质量，被分为重粒子和轻粒子。
直到最近，人们还认为夸克只以两三个为一组，但在2014年大型强子对撞机（LHCb）是瑞士欧洲核子研究中心大型强子对撞机加速器的七个粒子物理探测器实验之一，其物理学家证实了一种称为四夸克的四夸克粒子的存在。
然后去年，他们通过证实另一种夸克的存在——五夸克粒子，或五夸克，进一步完善了这一发现。
这一切都不容易，正如芝加哥附近费米实验室粒子物理设施的一个独立研究小组所经历的那样，他们宣布他们也发现了一种新的四夸克今年早些时候，只为遇见一大堆的怀疑论。
但现在大型强子对撞机（LHCb）的检测灵敏度远高于费米实验室粒子加速器的雪城大学团队已经识别出四种新型四夸克，它们似乎属于同一个外来家族。
“我们发现的是一个独特的系统，”团队成员托马斯·斯科瓦尼基 (Tomasz Skwarnicki) 说道。 “我们有四种相同类型的奇异粒子；这是我们第一次看到这一点，这一发现已经帮助我们区分理论模型。”
这些新粒子根据各自的质量被命名为 X(4140)、X(4274)、X(4500) 和 X(4700)，并且每一个都被发现包含两个粲夸克和两个奇异夸克的独特组合。 这使它们成为第一个被发现完全由重夸克组成的四夸克粒子，对称报告。
通过“激发”新四夸克粒子内的单个夸克，研究人员能够观察到它们独特的内部结构、质量和量子数。 在这样做的过程中，他们发现了一些不符合当前的物理模型与所谓的普通粒子，例如由夸克和反夸克或三个独立夸克构成的复合强子，欧洲核子研究中心报告。
物理学现在试图提出新的模型来解释他们的结果。
研究结果已发表在预印本网站 arXiv.org 上的两篇论文中这里和这里，因此现在将在正式的同行评审过程之前接受独立物理学家的审查。
研究小组预计，两种可能性中的一种将通过进一步的研究得到证实：理论心理学家要么必须解释这个新粒子家族的存在，或者它们可以被识别为这是现有粒子前所未见的行为所产生的奇怪“涟漪效应”的结果。
“分子解释与数据不符，”斯瓦尼基告诉查理对称。
“但我个人不会得出结论，这些绝对是四个夸克的紧密束缚态。有可能这些甚至不是粒子。结果可能表明已知粒子对的复杂相互作用轻率地改变了它们的身份。”
