大型强子对撞机CMS合作组发现新的夸克粒子家族

记者10日从南京师范大学获悉，在9日举行的第41届国际高能物理会议上，欧洲粒子物理研究所(CERN)大型强子对撞机(LHC)的致密介子线圈(CMS)合作组报告称，他们发现了一个可能由四种魅力组成的奇怪粒子家族。

“清华-石楠”CMS组组长、南师大教授伊凯代表CMS合作组介绍，这些粒子可能是由四个重味相同的夸克组成，物理图像相对简单易懂。“这是中国实验团队首次牵头在LHC上观测可能的全粲四夸克粒子，也是中国首次牵头在CMS实验中发现新粒子。”伊凯说。

夸克是一种基本粒子，有六种类型的夸克：上夸克、下夸克、奇夸克、粲夸克、顶夸克和底夸克。“粒子一般由2-3个夸克组成。比如介子由一个夸克和一个反夸克组成，重子由三个夸克或三个反夸克组成，称为传统强子；然而，还有一种粒子可能由4或5个夸克或夸克胶子组成。因为它很稀有，所以也被称为奇怪的强子。”伊凯说。

理论家在几十年前就预言了传统强子和奇怪强子的存在。然而，直到最近20年，科学家们才观察到四夸克或五夸克的奇怪强子。

“但是在此之前，我们还没有发现一个完全由重夸克组成的奇怪强子家族，即由粲夸克或底夸克组成的奇怪粒子。”伊凯说。

基于对CMS在2016—2018年收集的所有“质子-质子”碰撞数据的分析，CMS合作组随后在两个charms的恒定质谱中观察到了一个新的粒子家族。“这些粒子中的每一个都可能是由四个味道相同的重夸克组成，这个家族中的三个共振峰按照质量暂时命名为X(6600)、X(6900)、X(7300)。在国际上首次观测到X(6600)和X(7300)粒子。”伊凯说。

“这是首次在实验上观测到可能由纯重味夸克组成的奇怪粒子家族。”伊凯强调，“虽然近20年来科学家已经发现了数十种奇怪的强子，但是这些奇怪的强子是如何形成的仍然是一个未解之谜。然而，这项研究中发现的奇特粒子家族具有相对简单的夸克组成。基于这种相对简单的组合，我们随后可以理解这些粒子的形成模式。”

伊凯表示，CMS探测器收集的数据量大，分辨率质量好，有望在这个方向做出更多贡献。

CMS合作组由来自50多个国家、约240家单位的4000多名成员组成，其中中国组成员来自中国科学院高能物理研究所、北京大学、中国科学技术大学、北京航空航天大学、清华大学、南京师范大学等单位。近年来，中国CMS集团在希格斯粒子性质测量和多玻色子研究方面取得了突出成就。记者金锋