LHC发现奇异的五夸克粒子

　　欧洲核子中心(CERN)的科学家在大型强子加速器(LHC)中的高能质子碰撞碎片里，找到了理论预言的一种五夸克粒子存在的切实证据。

　　图片来源：CERN/LHCB COLLABORATION

　　2003年，一些物理学家曾以为自己看到了一种由5个夸克组成的奇异亚原子粒子的踪影，而现在，欧洲核子中心(CERN)的科学家在大型强子加速器(LHC)中的高能质子碰撞碎片里，终于已经找到了这种五夸克粒子存在的切实证据。

　 　LHC 四个主要探测器之一LHCb的发言人盖伊•威尔金森(Guy Wilkinson)表示，该发现填补了夸克理论中重要的一环。夸克理论是物理学家盖尔曼在1964年提出的，该理论认为构成原子核的质子和中子各自都由 三个夸克组成，而另外一类粒子，介子也是由夸克或反夸克成对组成的。盖尔曼的理论还预言了五夸克粒子(pentaquark)的存在，它们由四个夸克和一 个反夸克组成，然而在近五十年来都没有发现五夸克粒子的存在证据。这虽然还不至于让夸克理论陷入争议，但也日益让物理学家们感到棘手，

　　 为了探寻这种难以捉摸的粒子，威尔金森和同事们研究了LHCb探测器内质子碰撞产生的Λb粒子的衰变。他们测量了两种衰变产物(一种是质子，另一种是叫做 J/ψ的介子，由粲夸克和其反夸克组成)的复合能量，并记录了在所研究的数千次碰撞中，它们达到每一个能量值的次数分别是多少。科学家发现，粒子复合能量 在某一个特定数值(约为质子质量的5倍少一点点)附近出现的频率远高于随机值。根据爱因斯坦质能方程E = mc2，能量和质量是等价的，因此研究者推断，这个能量代表着一个由两个上夸克、一个下夸克、一个粲夸克和一个反粲夸克组成的“粲素” (charmonium)五夸克粒子。

　　LHCb关于这一发现的原始数据在2011与2012年就收集到了，但威尔金森的团队并未第一时间公开发现，这是因为在2003年全球曾经有十多个研究组都表示发现了一种名为θ+的五夸克粒子，但稍后更仔细的研究表明所有这些“发现”都是幻影。