新的四夸克粒子的“无可争辩”的证据

欧洲核子研究中心昨日宣布，该中心的一个研究小组利用世界上最强大的粒子对撞机，制造出了一个由四个夸克组成的粒子。

当今宇宙中大多数物质粒子由两个或三个夸克组成。然而，在过去十年中，世界各地的粒子加速器项目已经收集到一些证据表明可能存在几种不同类型的四夸克粒子。物理学家给这些粒子起以字母 Z 开头的名字。“这些 Z 粒子，你可以把它们看作是一种新型物质，”匹兹堡大学粒子物理学家 Eric Swanson 告诉《大众科学》 ，他没有参与 CERN 的研究。

CERN 团队发现的 Z 粒子被命名为 Z(4430)。它们寿命极短，仅存在于极高能量环境中。物理学家认为，它们在宇宙大爆炸后一微秒内会在宇宙中大量存在，之后它们就会解体。

宇宙射线可以制造 Z(4430) 粒子，但强大的粒子加速器（如位于瑞士日内瓦的 CERN 巨型大型强子对撞机）是地球上仅有的几个可以制造这种粒子的地方之一。“这只是一个极其罕见的过程，所以它们真正被制造出来的地方是在日内瓦的 LHC 中，”斯旺森说。所谓的“大型强子对撞机美合作”通过碰撞质子（每个质子由三个夸克组成）重新创造了 Z(4430) 粒子。

CERN 的新数据非常可靠，统计显著性为 13.9 西格玛。这个值远远超过了 5 西格玛：全球物理学家一致认为的统计显著性水平是判定发现为真的临界值。因此，新数据有助于证实 Z(4430) 粒子确实存在。

CERN 的工作解决了一场曾经激烈的争论。2008 年，Belle 合作组宣布，它在日本 KEK 粒子加速器的数据中发现了世界上第一个 Z(4430) 粒子的证据。随后，另一个名为 BaBar 的团队在加州 SLAC 国家加速器实验室进行了自己的实验。BaBar 表示，他们的结果可以用其他东西来解释——不涉及奇异的四夸克粒子的东西。

在一次会议上，斯旺森抓住了 Belle 和 BaBar 的科学家，要求他们解释他们的分歧。“然后我看着他们就各自的解释争吵起来——我的意思是，一场愉快的交流。我不得不承认，我离开那次会议时感到很困惑，”他说。“所以 LHCb 出现了，打破了僵局。”

并非所有研究小组发现的 Z 粒子都像 Z(4430) 粒子一样，有独立研究小组提供的数据作为佐证。Zc(3900) 粒子就是一个得到充分证实的 Z 粒子，去年两家实验室分别宣布发现了该粒子。

您可以在预印本物理研​​究服务器 arXiv 上阅读 CERN 有关其新发现的论文。

2014 年 4 月 10 日编辑：本文的先前版本称新确认的粒子为 Z(4330)。它实际上是 Z(4430)。我为这个错误道歉。感谢读者 Vinz 的纠正！