歐洲核研究組織(CERN)的大型強子對撞機(LHCb)最近發現一種新的四夸克粒子X(6900),由兩個粲夸克和兩個反粲夸克組成。

夸克是構成質子和中子的亞原子粒子,通常兩個或者三個一組。兩個夸克組成介子,三個夸克組成重子。質子和中子是人們最熟悉的三夸克粒子。夸克有六個味態,包括上(up)、下(down)、頂(top)、底(bottom)、粲(charm)和奇(strange)。每種夸克有它們對應的反粒子。

1964年,美國物理學家蓋爾曼(Murray Gell-Mann)和茨威格(George Zweig)提出,理論上應該有可能,在介子或重子的基礎上,加入成對的夸克和反夸克組成四夸克、或五夸克粒子。但是直到五十年後,科學家才拿出確鑿的證據。

2014年4月,大型強子對撞機發現了由四個夸克組成的Z(4430)+。一年後,2015年又發現了Pc(4450)+和Pc(4380)+兩種五夸克粒子。四位數字代表粒子與質子的質量比,也就是說這兩種粒子質量是質子的四倍多。

「四夸克粒子已經很少見,這次發現的粒子由四個同類型的重夸克組成,即兩個粲夸克和兩個反粲夸克。」LHCb合作組發言人說,「在此之前,LHCb和其他實驗組所發現的四夸克內最多都只有兩個重夸克,從未發現兩個以上同類的夸克。」

統計學上要求顯著水平為5才能宣佈發現一種新粒子,這次數據的顯著水平已經超過這個閥值。而且研究者稱它的質量與理論預測的四個粲夸克粒子的質量相符。

「這些怪異的重粒子提供了極端的、但從理論上看又很簡單的實例,用於檢驗解釋像質子或中子這類普通物質粒子特性的模型。」

這項發現近期發表在論文預印網arXiv.org上。◇