北京
北京時間3月17日，歐洲核子研究中心大型強子對撞機底夸克實驗組（LHCb）宣布，發現全新粒子——單電荷雙粲重子。這項重要成果由中國科學院大學（以下簡稱國科大）物理科學學院教授何吉波帶領三位本科畢業生韓書鈺、張丹熠和張淋諾完成。
按照粒子物理的夸克模型，自然界存在六種夸克：上夸克、下夸克、奇異夸克、粲夸克、底夸克和頂夸克。前三種較輕，后三種較重。介子由2個夸克組成，重子由3個夸克組成，被統稱為強子。人們熟知的質子、中子都是重子。
質子家族示意圖
根據20世紀60年代提出的夸克模型，存在一種由兩個重夸克和一個輕夸克組成的“雙粲重子”，它們性質奇特，是檢驗人類對強力及夸克模型理解的關鍵“實驗室”。
此次發現的單電荷雙粲重子，正是這類奇異粒子的新成員。通俗來說，如果把2017年LHCb中國組主導發現的雙電荷雙粲重子比作質子的“奇異表親”，那么此次發現的單電荷雙粲重子就相當于中子的“奇異表親”。
單電荷雙粲重子由兩個粲夸克和一個下夸克組成，與雙電荷雙粲重子構成了一對天然的“同位旋伙伴”。有趣的是，在這個奇特的微觀世界里，電磁力的作用一反常態地強，使得含有較重下夸克的單電荷雙粲重子，反而比含有較輕上夸克的雙電荷雙粲重子更輕。對這一現象的精確測量，將為人類深入理解物質的基本組成及其相互作用力提供關鍵數據。
單電荷雙粲重子結構示意圖
“這是LHCb實驗組利用升級后的探測器發現的首個新粒子。”何吉波說，“更重要的是，它表明，經過扎實的訓練和引導，我國的本科生完全有能力投身于開拓性的、國際一流的前沿研究。”國科大粒子物理實驗組負責人鄭陽恒教授介紹說：“這是發揮科教融合優勢的又一個案例，已有多名國科大玉泉書院本科生參加我們組的科創計劃并做出重要成果。”
他們表示，這一新粒子的發現，將進一步加深人類對強相互作用和夸克模型的理解，并為未來發現更多新型粒子、探索物質深層次結構打開新的大門。
來源：科技日報
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