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一种“短命”的奇异粒子合成

发布时间： 2023-01-30

       作者: 刘霞

K介子（绿色圆圈）与质子（深蓝色圆圈）融合形成∧（1405）的反应示意图，该反应发生于氘原子核内。图片来源：物理学家组织网

       日本、加拿大、奥地利等国科学家组成的国际科研团队在最新一期《物理评论快报B》杂志上发表论文指出，他们首次在粒子加速器上合成出奇异且非常“短命”的∧（1405）粒子，了解其内部结构有助于进一步理解存在于中子星内部的超级稠密的物质。

       粒子物理学标准模型指出，大多数粒子都由夸克组成，已知有6种夸克：上夸克、下夸克、顶夸克、底夸克、粲夸克、奇异夸克。通常情况下，2个或3个夸克结合在一起形成质子和中子。∧（1405）一直被认为是一种特殊的激发态，由上夸克、下夸克和奇异夸克组成，但迄今科学家们一直未曾发现这种粒子。

       此次在强流质子加速器研究联合装置上，科学家通过让一个K介子和一个质子结合，首次合成出∧（1405）。K介子射向氘靶，每个靶上都有一个质子和一个中子。在一次成功的反应中，一个K介子将中子“踢出”后与质子融合，生成了∧（1405）。

       研究结果表明，∧（1405）最应该被认为是K介子和质子的暂时结合态，而非三夸克激发态。形成K介子和质子的结合态是可能的，因为中子带走了一些能量。而且，研究人员通过观察衰变产物的行为，成功测量了∧（1405）的复杂质量（质量和宽度）。

       研究团队指出，鉴于K介子由1个奇异夸克和1个反夸克组成，质子由2个上夸克和1个下夸克构成，最新研究意味着∧（1405）是一种由4个夸克和1个反夸克共5个夸克组成的异常状态，其并不符合传统分类，即粒子要么由3个夸克，要么由1个夸克和1个反夸克组成。最新研究有助于科学家更好地理解宇宙大爆炸后不久早期宇宙的形成情况，以及物质在极端压力和密度等情况下的状态。

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