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CERN或捕獲新粒子

2025年04月07日 14:34  |  作者:張佳欣  |  來源:科技日報 分享到: 

頂夸克對過剩。圖片來源:歐洲核子研究中心官網(wǎng)

據(jù)歐洲核子研究中心(CERN)官網(wǎng)3日消息,該中心緊湊繆子線圈(CMS)團隊在大型強子對撞機(LHC)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)中觀測到一個出乎意料的特征,這可能預(yù)示著一種前所未見的粒子,即拓撲偶素的存在。

拓撲偶素是物理學(xué)家長期以來預(yù)測但從未真正觀測到的一種夸克偶素,即由夸克與其對應(yīng)反夸克組成的不穩(wěn)定束縛態(tài)。在已知的夸克偶素中,包括粲偶素和底偶素已分別于1974年和1977年被發(fā)現(xiàn),底偶素也是迄今被認為是最小的復(fù)合粒子。但拓撲偶素若被證實存在,尺寸將更小,可能成為目前已知最小的強子。

在LHC中,質(zhì)子間的高能碰撞常常會產(chǎn)生頂夸克—反頂夸克對,研究其產(chǎn)生的概率(即截面)不僅是驗證粒子物理標準模型的關(guān)鍵,也為尋找新粒子打開了通道。許多標準模型的拓展理論預(yù)測了額外的希格斯玻色子,它們可能與頂夸克存在強烈相互作用,并優(yōu)先衰變?yōu)閠t-bar。

此次CMS團隊分析了大量tt-bar數(shù)據(jù),他們在最低tt-bar產(chǎn)生能區(qū)(tt-bar剛剛可以生成的能量閾值)處發(fā)現(xiàn)了異常的“過?!?。這種現(xiàn)象通常被視為存在額外希格斯玻色子的線索,但此次的“過?!背霈F(xiàn)得過于精準,促使團隊轉(zhuǎn)而考慮一個假設(shè):頂夸克與反頂夸克在極短時間內(nèi)結(jié)合形成拓撲偶素。

這一假說曾被廣泛質(zhì)疑,但團隊指出,若確有觀測到tt-bar對在最低能量閾值附近的“過?!?,這可能是拓撲偶素瞬間形成并迅速解體所留下的信號。

值得注意的是,拓撲偶素若被證實,將在所有夸克偶素中具有獨特地位。目前,CMS與“姊妹實驗”——超環(huán)面儀器合作組正在聯(lián)合分析這一異常信號,以確認是否為新粒子存在的真正證據(jù)。

編輯:馬嘉悅