LHC大型强子对撞机终于发现新粒子，进一步巩固量子色动力学

昨日，在欧洲物理学会高能物理分会 (EPS Conference on High Energy Physics) 上，大型强子对撞机 (LHC) 的底夸克侦测器 (LHCb) 实验组宣布首次发现双粲重子Ξcc++ (Xicc++)，一种含两个粲夸克和一个上夸克的新粒子。

图丨双粲重子Ξcc++ (Xicc++)，由两个粲夸克和一个上夸克组成

按照夸克模型的分类，重子由三个夸克组成，质子和中子是最广为人知的重子。理论很早就预测，重子家族中存在这种双粲粒子，而物理学家却在此前试验中苦苦寻找了多年。根据测量，新粒子的质量为3921 MeV，比我们熟悉的质子重四倍，这正是由于该粒子含有两个粲夸克所造成的。

我们所看到的几乎所有物质都由包含三个夸克的重子组成，而夸克总共有六种（上、下、粲、奇、底、顶），前三种较轻，后三种较重。理论预测的重子由多种组合方式，但是，此前所观察到的重子都是由两个轻夸克和一个重夸克组成。

本实验的成功源于LHC能以较产出较多的重夸克，以及LHCb其独特的探测方式。这种精密测量能以极高的效率探测出衰变产物。因此，双粲重子就是在其衰变成Λc+重子、 K-介子和两个π+介子的过程中被探测到的。

图丨如LHCb的实验数据所示，新粒子的质量为3921 MeV

“首次找到的双粲重子为量子色动力学提供了新的研究方式，而量子色动力学主要描述夸克之间的强相互作用。”LHCb的发言人Giovanni Passaleva表示，“这种粒子会增加我们理论预测的准确性。”

研究的前任发言人Guy Wilkinson解释：“夸克在常见的重子中若即若离，而相比起常见重子，双粲重子中的夸克应该更像一个行星系统。其中两个重夸克会像双恒星一样相互环绕，而剩下的一个轻夸克会在这双星系统中转动。”

测量双粲重子的性质会帮助我们确立两个重夸克和一个轻夸克所组成系统的行为。观测该粒子的衰变过程和半衰期将是我们建立理论的基本方法。

对双粲重子的探测令LHC对其他的重子兴趣倍增，研究者因此期望探测到其他带两个重夸克的重子。

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参考：

https://phys.org/news/2017-07-lhcb-particle-heavy-quarks.html#jCp

http://press.cern/sites/press.web.cern.ch/files/file/press/2017/07/lhcb_paper_2017.07.06.pdf

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