約0.01飛米!中國科學家重要發現,將改寫教科書分享到:
香港新聞網5月14日電 頂夸克是最重的已知基本粒子,質量約為184倍氫原子核,壽命極短(約10⁻²⁵秒)。傳統理論認為其壽命太短無法形成束縛態。5月13日,記者從山東大學了解到,該校李海峰教授團隊參與的ATLAS實驗發現了頂夸克-反頂夸克束縛態(即“頂夸克偶素”),以8倍標準偏差的顯著性確認其存在,該發現顛覆了粒子物理教科書認知,被國際學界視為30年來頂夸克物理最重要的成果之一。上述成果發表在5月上旬的《物理學進展報告》上。
頂夸克偶素的藝術構想圖。歐洲核子研究中心 據《科技日報》報道,ATLAS實驗是歐洲核子研究中心大型強子對撞機上的四大主要國際合作實驗之一,旨在探索粒子物理的前沿問題,包括山東大學在內的多個中國研究團隊深度參與其中。 “簡單來說,自然界有六種夸克,其中一種夸克叫‘頂夸克’,質量最重。”李海峰解釋,之前科學界認為一個頂夸克和一個反頂夸克不能形成束縛態(“束縛態”即類似於地球和月球,兩者束縛在一起);但現在通過實驗,科學家們看到了束縛態,這顛覆了傳統認知。值得注意的是頂夸克偶素的尺寸約為0.01飛米(即10⁻¹⁷米),是目前發現的最小的束縛態。李海峰說:“之前,粒子物理的教科書上都說頂夸克偶素不存在,但是科學研究不能因為大多數人說不存在就止步,實驗數據是最終的‘裁判’。” 據了解,李海峰帶領課題組分析了ATLAS實驗獲取的金子與金子對撞數據,在海量的本底事例中挑選出信號事例。該工作的難點是要處理系統誤差,其共有兩百多個系統誤差。他們完成了事例判選、誤差估計、統計分析等實驗步驟,得出最終結果。 由於在頂夸克偶素分析中的重要貢獻,李海峰被邀請代表ATLAS合作組在2025年歐洲物理學會高能物理會議上首次公布了上述結果。 對於該結果,歐洲核子研究中心發布新聞稿宣布了頂夸克偶素的發現,該新聞稿表示:“昨日在馬賽舉行的歐洲物理學會高能物理會議上報告的這一結果表明:頂夸克——所有基本粒子中最重且壽命最短的,可以瞬間與其反夸克配對,產生一種稱為頂夸克偶素的準束縛態。” 上述成果被評為歐洲核子研究中心2025年度科研亮點,而頂夸克偶素的發現也標誌著自然界所有的夸克偶素都已經被實驗發現。 中國科學家從20世紀90年代起在科技部和國家自然科學基金委的大力支持下加入大型強子對撞機國際合作實驗,從事基礎科學研究、探索微觀物質世界,在探測器研製、物理數據分析中做出了重要貢獻。(完) 【編輯:俞丹鳳】
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