美科学家发现了两种罕见的粒子

美国能源部费米国家加速器实验室国际费米碰撞探测器(CDF)合作组的科学家10月23日说,他们利用Tevatron对撞机,成功地发现了两种罕见的粒子。经过鉴定,这两种粒子是最常见的质子和中子的“远亲”。

科学家认为,构成物质的基础是6种夸克,即上夸克(u)、下夸克(d)、奇夸克(s)、魅夸克(c)、底夸克(b)和顶夸克(t)。在新发现的两种粒子中,一种是由两个上夸克加一个底夸克(u-u-b)组成,而另一种则是由两个下夸克加一个底夸克(d-d-b)组成。相比之下,质子由两个上夸克加一个下夸克(u-u-d)组成,而中子的构成是两个下夸克加一个上夸克(d-d-u)。

据报道,费米碰撞器合作组的科学家在实验中观察到了103个u-u-b新粒子,它们带正电荷,记为ób；此外还观察到了134个d-d-b新粒子,它们带负电荷,记为ó b。在过去5年中,科学家是用对撞机让100万亿个高能质子/反质子发生碰撞,才获得了这些新粒子。科学家表示,新发现的粒子的单个重量均为质子单个重量的6倍,不过它们的“寿命”极短,“存活”不足1秒就会发生衰减。

人类目前所接触的物质都是由上夸克和下夸克组成的,含有其他夸克的物质虽然在开创宇宙“大爆炸”后的一瞬间十分丰富,但现在,也只能通过高能物理实验装置才能获得它们。根据粒子物理学的概念,新发现的粒子属于重子的范畴。夸克理论预测存在着6种含一个底夸克和自旋J＝3/2的重子,现在,费米碰撞器合作组的科学家发现了其中的两种。

对于新发现的粒子,美国佛罗里达大学研究人员、费米碰撞器合作组发言人杰克布•科尼戈斯伯格说：“这些被称为ób的粒子如同我们从数据中挖掘出的稀世珍宝。现在我们正一点一点地认识夸克组成物质的全貌,不断了解凝聚和分离夸克的亚原子力。新的发现将帮助人类完成重子周期表。”

费米实验室具有发现粒子物理的传统,1977年和1995年,他们曾分别发现了底夸克和顶夸克。目前,国际费米碰撞探测器合作组共有700名科学家参与,分别来自13个参与国的61家研究机构。