发现迄今最长寿的新通用强子:四夸克粒子T cc

夸克是构成物质的基本单元,它们三三两两相互结合形成称为强子的复合粒子,包含构成万物的质子和中子。不过这些年来,科学家开始发现更加罕见的四夸克、五夸克,其中四夸克直到去年才首度确认,现在科学家再度找到一个新通用强子,是迄今为止寿命最长的四夸克粒子T cc 。

由于夸克是基本粒子,因此不同的夸克组合可以组成不同的复合粒子,比如夸克与反夸克成对形成介子、3个夸克可组合成重子(最常见的重子是质子与中子)、3个反夸克可组成反重子(antibaryons),而由更多夸克组成的通用强子如四夸克、五夸克则相当罕见,2015年时,大型强子对撞机底夸克实验(LHCb)才首度发现2个五夸克粒子,2019年发现第3个五夸克粒子;2020年则首度发现四夸克粒子,今年3月再发现新的4个四夸克粒子。

现在,LHCb再度发现一个新四夸克粒子,命名T cc ,该粒子由2个魅夸克(charm quark)与1个上反夸克、1个下反夸克组成,这种组合又使得它更加特别,因为当夸克和反夸克配对时,一般都是跟自身反粒子相配(比如2个魅夸克应该配2个魅反夸克),由于魅夸克较重,上下反夸克较轻,这种不匹配的质量本质上减缓了T cc 粒子衰变过程,使其更加稳定。

事实上,T cc 是迄今为止已知寿命最长的通用强子。

不过这项发现也点出了另一个类似粒子可能会更加稳定:如果将其中1、2个魅夸克换成底夸克,则粒子的寿命将以数量级增长。T cc 粒子为现有理论模型提供了更严格的测试结论,或许还能帮助科学家解开以前无法理解的秘密。

(首图来源:CERN)

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