欧洲核子研究中心发现新型质子类粒子

欧洲核子研究中心（CERN）的物理学家发现了一种新的亚原子粒子，由两个粲夸克和一个下夸克组成，是我们熟悉的质子的较重“表亲”。LHCb实验于3月16日宣布观测到Ξcc+重子，并在Rencontres de Moriond电弱会议上公布了这一发现。

该粒子的结构与质子类似，质子包含两个上夸克和一个下夸克，而该粒子则用较重的粲夸克替代了两个上夸克。这种替换使其质量约为质子的四倍。该发现的统计显著性达到7西格玛，远高于粒子物理学中宣布观测发现所需的5西格玛阈值。miragenews

长达十年的搜寻

Ξcc+是有史以来观测到的第二个包含两个重夸克的重子。第一个是Ξcc++——它的区别在于含有一个上夸克而非下夸克——由同一个LHCb实验在2017年发现。尽管这两个粒子在结构上相似，但由于复杂的量子效应，新发现的Ξcc+的预测寿命比其伴侣粒子短达六倍，这使得它的探测难度要大得多。

这一观测还解决了一个悬而未决超过二十年的问题，此前曾有一项关于该粒子存在的未经证实的声称。LHCb发现它的质量与早期声称的质量不符，但与基于2017年伴侣粒子的理论预期一致。miragenews

“这是2023年完成LHCb探测器升级后发现的第一个新粒子，也是第二次观测到含有两个重夸克的重子，”LHCb发言人文琴佐·瓦尼奥尼（Vincenzo Vagnoni）说。“这一结果将帮助理论学家检验量子色动力学模型——这是描述强力的理论，强力不仅将夸克束缚成传统的重子和介子，还能形成更奇异的强子，如四夸克态和五夸克态。”miragenews

对物理学的意义

这一发现使大型强子对撞机实验中发现的强子总数达到80个。研究人员利用大型强子对撞机第三次运行期间记录的质子-质子碰撞数据进行了鉴定。该粒子的性质将帮助物理学家完善对强相互作用力的理解——强相互作用力是自然界四种基本力之一——它将夸克束缚在复合粒子内部。miragenews

欧洲核子研究中心总干事马克·汤姆森称其为“LHCb独特能力如何在大型强子对撞机的成功中发挥关键作用的绝佳例证”，并补充说它“突显了欧洲核子研究中心的实验升级如何直接带来新发现，为我们期待从高亮度大型强子对撞机获得的变革性科学奠定了基础。”miragenews