世界不思議

發現迄今最長壽的新奇異強子:四誇克粒子 T cc +


誇克是構成物質的基本單元,它們三三兩兩相互結合形成稱為強子的複合粒子,包含構成萬物的質子和中子。不過這些年來,科學家開始發現更加罕見的四誇克、五誇克,其中四誇克直到去年才首度確認,現在科學家再度找到一個新奇異強子,是迄今為止壽命最長的四誇克粒子 T cc +。

由於誇克是基本粒子,因此不同的誇克組合可以組成不同的複合粒子,比如誇克與反誇克成對形成介子、3 個誇克可組合成重子(最常見的重子是質子與中子)、3 個反誇克可組成反重子(antibaryons),而由更多誇克組成的奇異強子如四誇克、五誇克則相當罕見,2015 年時,大型強子對撞機底誇克實驗(LHCb)才首度發現 2 個五誇克粒子,2019 年發現第 3 個五誇克粒子;2020 年則首度發現四誇克粒子,今年 3 月再發現新的 4 個四誇克粒子。

現在,LHCb 再度發現一個新四誇克粒子,命名 T cc +,該粒子由 2 個魅誇克(charm quark)與 1 個上反誇克、1 個下反誇克組成,這種組合又使得它更加特別,因為當誇克和反誇克配對時,一般都是跟自身反粒子相配(比如 2 個魅誇克應該配 2 個魅反誇克),由於魅誇克較重,上下反誇克較輕,這種不匹配的質量本質上減緩了 T cc + 粒子衰變過程,使其更加穩定。

事實上,T cc + 是迄今為止已知壽命最長的奇異強子。

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不過這項發現也點出了另一個類似粒子可能會更加穩定:如果將其中 1、2 個魅誇克換成底誇克,則粒子的壽命將以數量級增長。T cc + 粒子為現有理論模型提供了更嚴格的測試結論,或許還能幫助科學家解開以前無法理解的秘密。

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