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歐洲大型強子對撞機發現新粒子的存在
歐洲核子研究組織(CERN)宣布﹐瑞士日內瓦近郊的大型強子對撞機(Large Hadron Collider﹐LHC)發現兩種新粒子。科學家以大型強子對撞機底誇克實驗(Large Hadron Collider beauty﹐LHCb)進行研究﹐發現了兩種從未見過的新粒子﹐甚至發現第三種潛在的新粒子。
物理學界的標準粒子模型曾預測這兩種稀有粒子的存在﹐直到此次實驗才得到證實﹐這兩種新粒子都屬於重子(baryon)的一種﹐與在LHC粒子加速實驗中使用的質子為同一系列的粒子。
宇宙的大部分都是由重子所組成的。我們所熟悉的質子與中子就是重子的一種﹐而這兩種新發現的粒子﹐是由三個誇克(quark)所組成的。誇克共有六種型態﹐粒子物理學上稱「味」(flavour)﹐分別為上(up)、下(down)、頂(top)、底(bottom)、魅(charm)、奇(strange)。舉例來說﹐質子是由兩個上誇克與一個下誇克組成﹐而中子則是由一個上誇克與兩個下誇克組成。
新發現的兩種粒子分別被命名為Σb(6097)+及Σb(6097)–﹐分別由兩個上誇克與一個底誇克﹐兩個下誇克與一個底誇克所組成。這兩種新粒子均屬於底重子(bottom baryon)﹐與之前在費米實驗室(Fermilab)觀察到的四種粒子有關。不過﹐這是科學史上首次觀察到較大質量的重子﹐其質量約為質子的六倍。
科學家還認為可能發現了另一種稀有的新粒子﹐這種新粒子可能是一種稱為四誇克(tetraquark)的複合粒子。四誇克是一種介子(meson)﹐一般介子是由兩個誇克組成﹐四誇克則是由兩個誇克跟兩個反誇克組成的。不過至今四誇克仍難以觀察到﹐在這次的研究中也是。這個可能的新粒子被命名為Zc–(4100)﹐是在觀察較重B介子衰退時與另外兩個魅誇克一同被偵測到。
但由於這次的觀察中﹐Zc–(4100)的顯著性只有約3個標準差﹐距離發現新粒子的門檻5個標準差還有一段差距。要確認Zc–(4100)是否存在還需要後續持續觀察。而新發現的兩個新重子的顯著性標準差分別為12.7及12.6﹐遠超過門檻。
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