物理學院朱世琳教授課題組2012年精準預測的雙粲奇特強子首次被實驗發現

近日,歐洲核子研究中心大型強子對撞機底夸克探測器(LHCb)實驗組在歐洲物理學會高能物理會議(EPS-HEP)上宣布,探測到包含兩個粲夸克、一個反上夸克和一個反下夸克的四夸克態TCC+, 從而證實了物理學院朱世琳教授與合作者2012年預言的由DD*介子構成的雙粲奇特強子態。

2021年7月29日,歐洲核子研究中心(CERN)大型強子對撞機底夸克探測器(Large Hadron Collider beauty, LHCb)實驗組在歐洲物理學會高能物理會議(European Physical Society Conference on High Energy Physics, EPS-HEP)上宣布,探測到一種被標記為TCC+的四夸克粒子;這是迄今所發現的“壽命最長”的奇特物質粒子(the longest-lived exotic matter particle ever discovered),也是首次發現由兩個重的夸克和兩個輕的反夸克組成的奇特強子(the first to contain two heavy quarks and two light antiquarks)。

奇特強子TCC+(圖片來源:歐洲核子研究中心)

近年來,高能物理大型國際實驗陸續發現了一些由四個夸克或五個夸克組成的奇特強子,它們大都同時包含一對正、反粲夸克。此次發現的TCC+粒子包含兩個粲夸克、一個反上夸克和一個反下夸克,粲數為2,與之前所發現的奇特強子相比,顯得異常獨特,被物理學家稱為“雙粲”(double open charm)。而且,TCC+的質量非常接近并低于D與D*介子的質量之和,這使得轉化為一對介子的衰變“難于進行”,因而粒子的壽命得以延長。

2012年,北京大學物理學院、核物理與核技術國家重點實驗室朱世琳教授課題組與蘭州大學物理科學與技術學院劉翔教授課題組合作,首先深入分析了X(3872)體系的同位旋破缺效應,隨后采用相同的理論框架,詳細研究了含有雙重味的四夸克分子態,預言存在由DD*介子構成的淺束縛態(結合能約為470keV),與LHCb本次實驗測得的雙重味TCC+吻合度極高。相關研究成果以“D(*)D(*)、Bbar(*)Bbar(*)及D(*)Bbar(*)分子態的耦合道分析”為題,2013年發表于《物理評論D》(Physical Review D, 88, 114008),作者包括北大物理學院2013屆博士畢業生李寧(現為中山大學副教授)、蘭大物理學院2014屆博士畢業生孫志峰、劉翔和朱世琳。TCC+粒子的理論預測與實驗發現為物理學家尋找奇特強子態指明了新方向,對深入研究強子譜學和理解低能強相互作用具有重要意義。

朱世琳課題組長期從事非微擾強相互作用研究,2011年曾給出由粲重子和反粲介子構成隱粲五夸克態的理論預言。2015年,LHCb實驗首次發現五夸克態,先后被英國物理學會期刊《物理世界》(Physics World)和美國物理學會期刊《物理》(Physics)評為年度物理學重大突破(Breakthrough of the Year 2015)和年度物理學標志性進展(Highlights of the Year 2015)。

歐洲核子研究中心報道:https://home.cern/news/news/physics/twice-charm-long-lived-exotic-particle-discovered

朱世琳課題組Phys. Rev. D (2013)論文鏈接:https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.88.114008

延伸閱讀:歐核中心發現迄今“最長壽”奇特粒子,中國科學家9年前曾給出精準預測


轉載本網文章請注明出處

丝瓜视频app色-丝瓜视频app在线-丝瓜视频在线播放