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图1粒子动物园的夸克翼包括(a)称为介子的夸克对,(b)称为重子的夸克三胞胎,以及可能解释Zc(3900)观测的四夸克组合APS / Alan Stonebraker Eric Swanson来自匹兹堡大学的观点给出了两个新的实验已经检测到一个新的亚原子粒子的特征,Zc(3900)粒子物理学家似乎对宇宙的基本粒子有很好的处理,但是有一些明显的漏洞这种理解夸克就是一个很好的例子我们知道所有的核物质都是由夸克构成的,我们对两个夸克如何在近距离相互作用有很好的理解但是我们的夸克理论无法告诉我们哪个夸克组合会产生一个夸克

结合粒子或稳定核我们可以继续进行的是经验,经验表明不存在具有四个夸克的粒子但是随着可能发现新粒子,情况可能已经改变包含至少四个夸克的两个独立的组,都在物理评论快报中报告,已经看到了这个奇怪粒子的证据,称为Zc(3900)尽管数据对其他解释是开放的,但很明显我们对夸克的理解还有很长的路要走

go Zc(3900)的证据来自两个独立的团体:中国北京电子正电子对撞机的BESIII协作[1]和日本筑波的高能加速器研究组织的Belle协作[2]这两个实验室的业务是将电子和正电子加速到接近光速,将它们相互粉碎并仔细分析所产生的碎片

两个合作已经发现了466个事件,它们的碎片中似乎有一个Zc(3900)

在高能物理学的空灵世界中,人们很容易忘记亚原子粒子是非常真实的:它们砸进了东西,背叛了它们在摄影乳液中的存在,留下了微小的物质nvils在气泡室中,引发气体中的电子阵雨,并在液体中发出光锥实验者已经创建了探测器,在单个房屋大小的装配中利用所有这些亚原子的特征.Belle和BESIII的合作都以探测器的名字命名科学家已经花了很长时间来构建以前的粒子物理探测器给了我们一个相当详细的原子内部图像我们知道原子由轨道中的电子和核心核组成核子是由质子和中子,质子和质子组成的

中子由夸克构成夸克有六种可以粘在一起形成无限阵列的粒子,称为强子(质子和中子是其中两种)描述夸克相互作用的理论称为量子色动力学(QCD),是我们目前的一切理论,称为标准模型在高能量下,QCD相对简单易懂,其预测也很简单已经多次证实了但是,用较低能量的QCD进行预测是很困难的,夸克将它们结合成颗粒因此我们不能毫不含糊地说明哪种夸克配置是允许的,哪些不是这种讽刺性的(具有碎片但没有将它们组合在一起的手册)使得在BESIII和Belle等实验中探索强子的整体特别重要.BESIII上的带电荷的charmonium结构图像由BESIII协作七十年的实验努力表明,夸克倾向于聚集在夸克 - 反夸克中称为介子的对子[见图1(a)],称为重子的夸克三重态[图1(b)]和夸克三重子组,它们是原子核但最近,证据开始积累其他更奇特的组合有可能[3]在2005年发现了一种奇怪的,称为Y(4260)[4]为了理解这种粒子的古怪,我们必须深入研究导致相互作用的力量夸克之间正如两个电荷通过共享光子相互施加电磁力一样,通过共享被称为(相当缺乏想象力)的胶子的粒子,夸克被相互吸引

与光子不同,胶子可以相互强烈地相互作用,这可能导致在电磁领域看不到的奇怪组合Y(4260)就是这样一个例子,因为它似乎是由一个魅力夸克,一个反夸克夸克和一个额外的胶子组成的 这种胶子不是共用的胶子之一,但是像夸克这样的“永久性”成员理论家们甚至将这种胶子的持久性进一步推向了一个假想的粒子,称为“胶球”,这将是所有的胶子,没有夸克 - 就像纯光的原子正是为了澄清神秘的Y(4260)的本质,BESIII和Belle发现了另一个谜,Zc(3900)[1,2]两个群体都是通过碰撞电子束来制造Y(4260)和正电子,并研究Y衰变时出现的碎片(Y仅存活约10-23秒)大部分时间,碎片由正π(π+),负π(π-)组成,和J /Ψ粒子Pions是由上下夸克和反夸克组成的介子,而J /Ψ是由魅力 - 反对夸克夸克对构成的中性介子但是具有π介子和J /Ψ的事件包含了如何能量分布在三个粒子之间

这意味着衰变就会发生通过一个中间粒子Zc,它比质子重约4倍(3900兆电子伏特)并衰变成带电π介子和J /ΨZc的大质量及其衰减到J /Ψ意味着它最有可能包含魅力和反讽夸克,但这本身就是一个中性组合,会违反电荷守恒衰变产品的非零净电荷意味着Zc必须是一个带电粒子(正面或负面,取决于因此,Zc必须包含其他夸克 - 除了魅力和反和 - 可以给出适当的电荷[5]其中一种这样的组合如图1(c)所示,但其他四夸克组合也可以作为以前从未观察过像这样的井状态,因此粒子物理界的许多人都在摸不着头脑存在基于夸张的基于夸克的相互作用的数据的替代解释一种可能性是Zc不是一个新的粒子,而是两个D介子之间的相互作用这些D介子是一个魅力夸克与上或下夸克的组合,因此它们提供了与图1中基本相同的夸克内容

(c)一些模型预测这些介子将以足够的强度相互吸引来解释数据这种D介子相互作用与新的四夸克粒子之间的差异只是程度的问题,但未来的研究D介子如何相互作用的实验可能能够解决这个问题

问题从理论方面来说,继续努力解决QCD可能会揭示四个或更多的夸克是否可以自然地形成一个粒子如果四夸克解释被证实,我们的粒子物理动物园将需要扩大到包括新物种和我们的对夸克分类学的理解将扩展到一个新的领域参考文献:出版物:在√s= 426 GeV M Ablikim等人(BESIII)中观察e + e-→π+π-J /ψ中的带电类似Charmonium结构协作)Phys Rev Lett 110,252001(2013)2013年6月17日发布| PDF(免费)e + e-→π+π-J /ψ的研究和Belle Z中带电类Char状态的观察Q Liu Liu(Belle Collaboration)Phys Rev Lett 110,252002(2013)Published 2013年6月17日| PDF(免费)资料来源:匹兹堡大学Eric Swanson图片来源:APS / Alan Stonebraker;北京高能物理研究所