在欧洲核子研究组织的大型强子对撞机(LHCb)合作伙伴关系中，观察到一种以前从未见过的四夸克粒子。 这一发现在最近一次的CERN研讨会上被公布，并在今天发表的一篇论文中描述，有可能是物理学家以前从未见过的一类新粒子中的第一个。 这一发现将有助于物理学家更好地理解夸克，这是构成所有物质的基本构建单元。 夸克组合形成复合粒子称为强子，包括质子和中子。 这一突破性的新发现可以帮助科学家理解夸克以复合成这些复合物的复杂方式。 夸克通常结合成为两个或三个夸克形成的强子。 然而，几十年来，理论家们一直预测四夸克和五夸克强子的存在，有时描述为四夸克和五夸克，近年来的实验包括LHCb已确认了一些这些异国强子的存在。 这些由不同组合的夸克组成的粒子是研究自然四个已知基本力量之一的强相互作用的理想“实验室”，这种相互作用将质子、中子和构成物质的原子核连接在一起。 对强相互作用的详细了解对于判断新的意想不到的过程是否是新物理的迹象还是标准物理至关重要。 欧洲核子研究组织LHCb合作伙伴关系的现任发言人乔瓦尼·帕萨莱瓦表示：“由四夸克组成的粒子已经很奇特了，而我们刚刚发现的这种是第一个由相同类型的四个重夸克组成的，具体来说是两个魅夸克和两个魅反夸克。” 即将接任的LHCb发言人、来自曼彻斯特大学的克里斯·帕克斯教授表示：“我很荣幸和高兴接任LHCb发言人职务。该合作伙伴关系包括来自19个不同国家的超过1400名成员，一个致力于推进我们科学目标的社群。曼彻斯特大学和英国其他十个机构在该合作中发挥着领导作用。今天的发现开启了这本科学书中的另一个令人兴奋的篇章，让我们能够在极端案例中研究我们的物质粒子理论。这种粒子是一种极端情况，它是一种异国强子，包含四个夸克而不是传统物质粒子中的两个或三个，以及第一个包含重夸克的粒子。通过研究这种粒子，以及希望未来我们将发现这一类别中更多粒子，我们将测试我们关于夸克结合以及也控制质子和中子的理论。” LHCb团队使用寻找碰撞事件过剩的粒子搜寻技术，即所谓的“bump”，发现了这种新的四夸克。通过筛选第一和第二次大型强子对撞机的完整数据集，即2009年至2013年和2015年至2018年分别进行的碰撞，研究人员检测到粒子的质量分布中出现了一个“bump”，由魅夸克和魅反夸夸克组成。这个“bump”具有超过五个标准偏差的统计显著性，这是宣称发现新粒子的通常阈值，对应于预测存在由四个魅夸克组成的粒子的质量。和之前的四夸克发现一样，新的粒子是否是“真实的四夸克”，也就是四个夸克紧密束缚在一起的系统，还是一对在分子状结构中弱束缚的两夸克粒子并不完全清楚。无论如何，新的四夸克将有助于理论家测试强相互作用理论。 这篇名为“J/ψ-对质量谱中的结构观测”的论文，已发表在arXiv预印本服务器上。
