歐核中心再發現新粒子 有望解釋宇宙運行原理

歐洲核子研究中心(CERN)的科學家通過對大型強子對撞機(LHC)從2011年至2012年間對撞的數據進行分析，發現了兩個此前已被理論預測過但從未“現身”的亞原子粒子：Xi_b'和Xi_b*，他們對此深感興奮，認為新粒子有望從與標準模型不一樣的新角度講述宇宙的運行原理。

歐核中心科學家、荷蘭國立核物理和高能物理研究所的帕特里克·科普布克博士介紹說，新粒子的質量約為質子質量的6倍，屬于重子家族。重子是由三個夸克組成的復合粒子(或三個反夸克組成反重子)，質子和中子也是重子。夸克是目前已知的最小粒子之一，6種不同的夸克采用不同的方式結合在一起產生了更大的粒子。新發現的兩個粒子都由一個奇夸克、一個下夸克以及一個底夸克組成。其中，在Xi_b*粒子內部，更輕的奇夸克和底夸克的自旋呈一條直線；而在Xi_b'粒子內部，它們則指向相反的方向，這使得前者的質量更大一點。

盡管質子和中子等粒子在宇宙中隨處可見，但有些粒子很快會衰變，而且非常難找到。有鑒于此，在過去數年間，歐核中心的科學家一直通過讓粒子以接近光速的速度相互撞擊來獲得亞原子粒子。粒子間的相互碰撞會釋放出大量的能量，仿佛宇宙大爆炸時的情景再現，制造出的“原始湯”中會出現很多大爆炸時存在但現在已消失的粒子。

科學家們表示，研究結果與此前基于量子色動力學進行的預測相匹配，量子色動力學是粒子物理學標準模型的一部分，粒子物理學標準模型描述了組成物質的基本粒子以及它們之間的相互作用。在更高精度下對量子色動力學進行測試對于我們更精確地理解夸克的動力學非常關鍵。

科普布克說：“現有的標準物理學的理論模型似乎無法對宇宙的運行進行全面的解釋，新粒子的發現也驗證了我們可能要迎接新的理論。如果我們想要發現新的超越標準模型的物理學，那么，我們首先需要一副非常精準的粒子圖譜，這樣高度精確的研究將有助于我們厘清標準模型和將來要發現的新事物之間的區別。這兩個新粒子的發現是物理學的重要時刻，它們將有助于科學家們更進一步地理解宇宙在亞原子尺度如何運轉。”

據悉，LHC目前仍然處于維護升級階段，預計于2015年春季重啟，屆時科學家將獲得更加強大的對撞能量和更強烈的光束，有望做出更大的發現。(劉霞)