物理学家团队发现五夸克状态和新物质的迹象

匹兹堡大学和斯旺西大学的理论家表明，欧洲核子研究中心对撞机最近的实验结果为一种新的物质形式提供了强有力的证据。在世界上最高能量粒子对撞机所在地欧洲核子研究中心进行的实验检查了一种称为Lambdab的重粒子，它衰变为较轻的粒子，包括熟悉的质子和著名的J/psi，于1974年发现。

在今天在线发表在《物理评论D》上的一篇论文中，威尔士斯旺西的物理学家蒂姆伯恩斯和皮特的埃里克斯旺森认为，只有存在一种新型物质，才能理解数据。

大部分可观测到的宇宙质量来自称为夸克的粒子，这些粒子结合起来形成了我们熟悉的质子和中子，以及一系列其他粒子，它们的相互作用远比电子或中微子强得多。这些强相互作用的粒子统称为强子，在量子色动力学理论中有描述。尽管这个理论已经接近它的50岁生日，但它的内部运作仍然是出了名的困难。

“量子色动力学是标准模型的问题孩子，”斯旺森说。“要了解它所说的强子需要运行世界上最快的计算机多年，因此很难回答这个单一实验提出的数十个问题。”

因此，用强子进行实验并正确解释结果对于理解量子色动力学至关重要。

直到最近，所有的强子都可以被理解为一个夸克和一个反夸克的组合，比如J/psi，或者三个夸克的组合，比如质子。尽管如此，长期以来人们一直怀疑其他夸克组合是可能的——这相当于新形式的物质。然后，在2004年发现了一种名为X(3872)的粒子，它似乎是两个夸克和两个反夸克的组合。从那以后，其他候选新奇事物出现了，尽管它们都不能被确定为奇异的新夸克组合。

斯旺森说：“有时，数据的突飞猛进是一件很棒的新事物，而有时它只是突飞猛进。”

这项新工作将CERN数据与2018年和2019年的其他实验相结合，以对所有发现做出一致的解释。

“我们有一个模型可以很好地解释数据，并且第一次结合了所有的实验约束，”伯恩斯说。解释需要存在几个由四个夸克和一个反夸克组成的新粒子，称为“五夸克”。该研究还表明，五夸克正处于其他实验室观察到的门槛。

“实际上没有其他方法可以解释数据-五夸克状态必须存在，”伯恩斯说。该结论提出了其他五夸克可能存在的可能性，并且一种全新的物质即将被发现。