双魅力四夸克 是迄今为止发现的寿命最长的奇异物质粒子

　　世界上最大的原子粉碎机的科学家们发现了有史以来寿命最长的奇异物质粒子，它的魅力是迄今为止发现的任何物质的两倍。

　　物理学家尚未深入研究这种新发现的粒子——称为双魅力四夸克——的神秘本质，但它确实是一种奇怪的混合物，包含两种物质粒子和两种反物质粒子的不寻常组合。这个双重迷人的粒子非常奇怪，我们甚至不知道它的各个部分是如何粘在一起的。

　　结合形成四夸克的粒子，夸克，是物质最基本的组成部分，有六种不同的类型或“味道”，每种都有自己的质量和电荷：上、下、上、下、奇怪，和魅力。尽管近年来物理学家发现了许多四夸克，但最近添加的这个由两个粲夸克和两个反物质夸克组成的混合物是第一个“双重魅力”夸克，这意味着它包含两个粲夸克，而没有任何粲反夸克来平衡它们。

　　至于夸克在新四夸克内部的排列方式：所有的粒子可能都被均匀地粘合在一起，它们可能是两个松散地混在一起形成“分子”的夸克-反夸克对，或者它们可能是两者的奇怪混合物，Matteo Palutan意大利弗拉斯卡蒂国家实验室的粒子物理学家、大型强子对撞机美 （LHCb） 实验的副发言人告诉 Live Science。

　　由于夸克不能单独存在，它们融合在一起形成称为强子的各种粒子“配方”。三个夸克的混合物被称为重子——例如质子和中子——而夸克和它们的反物质对立物的混合物被称为介子。

　　但是没有硬性规定夸克只需要成对或三重态存在。英国曼彻斯特大学物理学家、LHCb 实验发言人克里斯·帕克斯 （Chris Parkes） 表示，自 1960 年代初以来，理论已经预测存在包含超过两三个夸克的强子，但直到最近几年，物理学家才发现这些强子组合短暂地出现。2003 年，日本的贝尔实验发现了第一个四夸克。从那时起，物理学家发现了一系列四夸克强子，2015 年，他们又发现了两个，归类为“五夸克”，其中包含五个。

　　这些更稀有、更奇特的夸克组合被称为奇异粒子，它们具有不同寻常的特性，可以帮助物理学家更好地理解甚至改写控制物质的规则。

　　“对于应该看到什么样的奇异状态以及它们的性质，有各种各样的预测，”帕克斯告诉 Live Science，指的是标准模型的大量拟议扩展- 一种描述所有已知基本粒子的理论以及它们的相互作用，但省略了关于奇异粒子以及它们如何粘合在一起的细节。“随着我们发现更多这些奇异的强子，我们可以调整这些模型并测试它们的预测，以便我们可以更多地了解夸克如何结合形成强子。”

　　尽管奇异粒子是研究的诱人对象，但它们极短的寿命使它们难以研究。双魅力四夸克（科学上写为 Tcc+）相对“长”的寿命使其出现在世界上最大的粒子加速器大型强子对撞机 （LHC） 中的时间略长于它之前的五分之一秒研究人员说，它们会衰变成更轻的粒子。

　　尽管如此，双魅力四夸克的寿命比大多数奇异粒子的寿命更长。如此长的寿命，再加上它衰变成的较小粒子相对容易被检测到这一事实，使其成为希望测试现有理论模型或探索先前隐藏效应的物理学家的理想选择。

　　LHC 的物理学家通过“碰撞搜索”发现了新的四夸克，这种方法自 2009 年以来已经发现了 62 个新的强子，包括2012 年著名的希格斯玻色子。每个 LHC 探测器记录的交互。在排除所有背景噪声和已知相互作用的信号后，系统读数中的任何意外峰值都可能提供重要线索，表明发生了更不寻常的事情。帕克斯说：“撞车可能需要两到三年的时间。”

　　“通常，四夸克会通过强大的力（自然界四种基本力之一）衰变，但它们不必以这种方式衰变。虽然 Tcc+ 确实通过强力衰变，但物理学家认为它可以为一种尚未发现的四夸克指明方向，这种四夸克被禁止以这种方式分解。理论上，Tcc+ 的一个未被发现的表亲 Tbb（它包含两个底夸克而不是两个魅夸克）应该只通过弱力衰变，使其寿命比 Tcc+ 或任何其他夸克的寿命长几个数量级。”Palutan 告诉 Live Science。

　　但由于 Tbb 比任何其他尚未发现的四夸克更难找到，物理学家可能需要一个更强大的探测器来捕捉它。用于寻找 Tcc+ 的数据来自 LHC 之前的两次在线测试，帕克斯认为这些运行的数据不太可能产生难以捉摸的 Tbb 信号。取而代之的是，研究人员计划在明年开始使用升级后的检测器的新运行数据中寻找粒子。

　　帕鲁坦说：“新的探测器将使我们能够以过去几年习惯的五倍的速度积累信号事件。” “所以我们有信心，如果 Tbb 在那里，我们将能够抓住它。这是一个耐心的问题。”