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这种分类方案完美地描述了 1960 年代的粒子动物园 。 然而 , 即使在盖尔曼的原始论文中 , 他也意识到夸克的其他组合方式也是可能的 。例如 , 两个夸克和两个反夸克可能会粘在一起形成“四夸克” , 而四个夸克和一个反夸克会形成“五夸克” 。
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具有奇异特性的粒子
快进到 2003 年 , 日本 KEK 实验室的 Belle 实验报告了对一种名为 X(3872) 的新介子的观察 , 它显示出与普通介子截然不同的“奇异”特性 。
在接下来的几年里 , 物理学家们发现了几个新的奇异粒子 , 于是他们开始意识到 , 只有在这些粒子是由四个夸克而不是两个夸克组成的时候 , 它们才可以解释得通 。然后 , 在 2015 年 , 欧洲核子研究中心的 LHCb 实验发现了第一个由五个夸克组成的五夸克粒子 。
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迄今为止发现的所有四夸克和五夸克都包含两个相对重的粲夸克和两到三个较轻的上夸克、下夸克或奇夸克 。这种特殊的组合确实是在实验中最容易发现的 。
但是 LHCb 最近发现的四夸克由四个粲夸克组成 , 也被称为 X(6900) 。经过观察 , 四夸克由大型强子对撞机的高能质子碰撞中产生 , 之后会衰变成为已知的介子粒子J/psi , 每个粒子由粲夸克和粲反夸克组成 。 四夸克耐人寻味的是 , 它不仅完全由重夸克组成 , 而且还由四个相同类型的夸克组成——这是一个帮助证实我们如何理解夸克结合在一起的独特样本 。
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LHCb 探测员布莱斯. J. 奥丹 , 欧洲核子研究中心
目前 , 有两种不同的模型可以解释夸克如何结合在一起:它们可能是强结合的 , 结合成为我们所说的紧凑四夸克 。 或者可能是夸克排列成两个介子 , 它们松散地粘在一个“分子”中 。
普通分子由通过电磁力结合在一起的原子组成 , 电磁力作用于带正电的原子核和带负电的电子之间 。但是介子或重子中的夸克是通过一种不同的力连接起来的 , 即“强力” 。原子和夸克虽然遵循非常不同的规则 , 但是都可以形成非常相似的复杂物体 , 这真有趣极了 。
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根据之前的研究成果 , 新粒子似乎更加符合致密四夸克而不是双介子分子 。 因此它与众不同 , 物理学家详细研究这种新的结合机制 。 这也意味着其他重致密四夸克的存在 。
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