[科學發明] ~ 大型強子對撞機發現五誇克粒子

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據國外媒體報道，瑞士日內瓦大型強子對撞機中心(Large Hadron Collider, LHC)的科學家們宣布他們發現了一種新的粒子，並將其命名為五誇克。
                           

                                                         圖示為在一個五誇克粒子中五個誇克可能的組合方式。

                                                       在LHCb實驗中科學家們采用高精度的度量來揭示新的五誇克粒子。

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　          　五誇克粒子的另一種組合方式，介子粒子(一個誇克和反誇克)和重子(三個誇克)微弱地連接在一起。

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                                                                           LHC於上個月發布了兩年來的最新數據。

　　其實科學家們早在20世紀60年代就已經預測了五誇克的存在，但是，就像之前的Higgs boson粒子，科學家們直到幾十年後才在大型強子對撞機中心檢測到了五誇克粒子。 這個發現是在LHC的LHCb實驗中獲得的，該發現相當於一種新的物質形態的出現。科學家們已經將研究成果提交給《Physical Review Letters》雜誌。

　　在1964年，兩位物理學家Murray Gell Mann和George Zweig分別提出了被稱作誇克的亞原子粒子的存在。他們推測，如果重子和介子是由其它新的粒子組成的話，那麼在理論上就可以很好地解釋這兩種粒子的關鍵屬性。Zweig將新的粒子命名為“aces”，而Gell Mann則堅持使用“quark”，即誇克作為名字。

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　　該假設同樣允許其它誇克狀態的存在，如五誇克。這個純粹的理論粒子由四個誇克和一個反誇克組成(一個反誇克相當於一個普通誇克)。

　　在2005年左右，有幾支團隊聲稱他們檢測到了五誇克的存在，但是隨後他們的發現並沒有被新的實驗所證實。大型強子對撞機中心LHCb實驗的負責人Patrick Koppenburg告訴BBC新聞：“關於五誇克的新聞一直持續不斷，這也是我們對於發表文章如此謹慎的原因。而且關於五誇克的新聞大部分的發現都被後來的實驗證實是錯誤的。”

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    　在LHCb實驗中，物理學家們研究了一個叫做Lambda b的亞原子衰變或者變換成其它三個粒子的方式。這些中間狀態已經被命名為Pc(4450)+和Pc(4380)+。雪城大學的物理學家Tomasz Skwarnicki告訴記者：“我們已經檢查了這些信號的所有可能性，並且得出結論，它們只能通過五誇克來解釋。”

　　先前的實驗只是測量了所謂的質量分布。和背景噪聲進行比較，如果出現一個統計意義上的峰值，那麼有可能預示著一種新型粒子。但是對撞機能夠使研究人員從另外的視角觀察數據，也就是說能夠從粒子運行的四個不同角度來觀察。Koppenburg博士說：“我們將問題從一維轉化為五維，這樣就能夠描述在衰變過程中所發生的一切現象。如果我們觀察到的現象是由於其它已有物質而非一個新的粒子所產生的，這是根本說不過去的。”

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　　LHCb實驗發言人Guy Wilkinson最後總結說：“五誇克不僅僅是一個新的粒子。它代表了一種產生誇克的方式，而這些誇克是普通質子和中子的最基本的組成單元。這種模式在以前的實驗中從未被觀察到。研究五誇克的性質可以使我們更加深入地了解物質是如何構成的。”