科学探索|科学家使用大型强子对撞机发现长寿命奇特粒子科学家使用大型强子对撞机发

最近，欧洲核子研究中心(CERN)的大型强子对撞机之美（LHCb）实验团队在欧洲物理学会高能物理会议（EPS-HEP）上提出了一个新发现。LHCb发现的新粒子被标记为Tcc+，是一个四夸克--一个包含两个夸克和两个反夸克的奇特强子。它是迄今为止发现的寿命最长的奇特物质粒子，也是第一个包含两个重夸克和两个轻反夸克的粒子。

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夸克是构成物质的基本组成部分。这些夸克以不同的方式组合在一起，构成不同类型的物质--像质子和中子这样的重子是由几个夸克组成的，而介子是由夸克与反夸克（它们的反物质等价物）配对而成的。近年来，科学家已经发现了一些所谓的奇特强子--具有四个或五个夸克的粒子，而不是传统的两个或三个。最新的发现是一个特别独特的奇特强子。
【科学探索|科学家使用大型强子对撞机发现长寿命奇特粒子】这种新粒子包含两个粲夸克（Charm quark），一个上反夸克和一个下反夸克。近年来已经发现了几个四夸克（包括一个有两个粲夸克和两个反粲夸克的四夸克），但这是第一个被发现有粲夸克的粒子，它没有被自己的反粲夸克所抵消。物理学家将Tcc+称为“ double open charm” 。
此外，Tcc+还有其他有趣的特征。它是第一个被发现的属于有两个重夸克和两个轻反夸克的四夸克一类的粒子。这种粒子通过转化为一对介子而衰变，每个介子由一个重夸克和一个轻反夸克组成。根据一些理论预测，这种类型的四夸克的质量应该非常接近于两个介子的质量之和。这种质量上的接近使得衰变变得"困难"，导致粒子的寿命延长，而事实上Tcc+是迄今为止发现的寿命最长的奇特强子。
这一发现为寻找更重的同类型粒子铺平了道路，其中一个或两个粲夸克被底夸克取代。具有两个底夸克的粒子特别有趣：根据计算，其质量应该小于任何一对B介子的质量之和。这将使衰变不仅不太可能，而且实际上是被禁止的：该粒子将不能通过强相互作用进行衰变，而必须通过弱相互作用进行衰变，这将使其寿命比以前观察到的任何奇特强子长几个数量级。
新的Tcc+四夸克是一个诱人的进一步研究目标。它衰变成的粒子都比较容易被探测到，再加上衰变中的少量可用能量，这导致了对其质量的极高精确度，并允许研究这个迷人的粒子的量子数。这反过来又可以为现有的理论模型提供一个严格的测试，甚至有可能允许对以前无法达到的效果进行探测。