大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)首次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)雙粲重子

清華工物系高原寧團(tuán)隊(duì)做出突出貢獻(xiàn)

       清華新聞網(wǎng)7月6日電 北京時(shí)間7月6日，歐洲核子研究中心（CERN）大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）上的底夸克探測(cè)器（LHCb）實(shí)驗(yàn)組宣布發(fā)現(xiàn)雙粲重子，歐洲核子研究中心專門(mén)對(duì)該研究成果進(jìn)行了新聞發(fā)布，清華大學(xué)工程物理系高原寧、楊振偉、張黎明和朱相雷等組成的研究團(tuán)隊(duì)在發(fā)現(xiàn)新粒子中做出重要貢獻(xiàn)。 底夸克探測(cè)器國(guó)際合作組已將研究論文提交至《物理評(píng)論快報(bào)》（Physical Review Letters）。

根據(jù)夸克模型，由u, d, s, c夸克可以組成20個(gè)自旋為1/2的基態(tài)重子，圖中位于最上層的是三個(gè)雙粲重子。

       雙粲重子的含有兩個(gè)c夸克（中譯為“粲夸克”）和一個(gè)u夸克（中譯為“上夸克”），理論預(yù)期其內(nèi)部結(jié)構(gòu)迥異于普通重子，對(duì)其性質(zhì)的細(xì)致研究將有助于人類深入理解物質(zhì)的構(gòu)成和強(qiáng)相互作用力的本質(zhì)。實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)雙粲重子的質(zhì)量大約是3621兆電子伏特，通過(guò)弱相互作用衰變?yōu)?img title="image010.png" src="/_mediafile/qh2021b/publish/thunews/9659/20170706174834227960731/1499335452426.png" />重子和三個(gè)輕介子K^- π⁺ π⁺。 

衰變過(guò)程示意圖。

       底夸克探測(cè)器是歐洲核子研究中心大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)上的粒子物理實(shí)驗(yàn)裝置之一，專門(mén)進(jìn)行含有重夸克粒子的產(chǎn)生和衰變性質(zhì)研究。底夸克探測(cè)器合作組由來(lái)自16個(gè)國(guó)家、72個(gè)單位的1185名成員組成，其中中國(guó)組由清華大學(xué)、華中師范大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院大學(xué)和武漢大學(xué)的研究人員組成。近年來(lái)，中國(guó)組在強(qiáng)子性質(zhì)和電荷宇稱對(duì)稱性破缺等方面的研究中成績(jī)突出，雙粲重子粒子的發(fā)現(xiàn)無(wú)疑進(jìn)一步提升了中國(guó)組在國(guó)際合作中的地位。

底夸克探測(cè)器國(guó)際合作組發(fā)言人、意大利國(guó)家核物理研究院（INFN）著名學(xué)者喬瓦尼·帕薩洛瓦（Giovanni Passaleva）教授評(píng)價(jià)說(shuō)：“底夸克探測(cè)器的中國(guó)科學(xué)家對(duì)該粒子的發(fā)現(xiàn)做出了關(guān)鍵性貢獻(xiàn)，這是他們長(zhǎng)期不懈努力的成果。”

       多年來(lái)，底夸克探測(cè)器中國(guó)組堅(jiān)持理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，始終與國(guó)內(nèi)的粒子物理理論家保持著密切的合作關(guān)系，國(guó)內(nèi)理論家對(duì)雙粲重子的發(fā)現(xiàn)同樣功不可沒(méi)，獲得了底夸克探測(cè)器國(guó)際合作組的尊重。“中國(guó)的理論家也提供了重要幫助，他們的關(guān)鍵建議引導(dǎo)該分析在正確的方向上取得了突破。”喬瓦尼·帕薩洛瓦教授說(shuō)。 

底夸克探測(cè)器清華組部分成員。

（左起：朱相雷，張黎明，高原寧，楊振偉）

“我們從2010年起開(kāi)展這項(xiàng)研究，經(jīng)過(guò)多年努力才終于獲得成功。”楊振偉副教授作為此項(xiàng)目的長(zhǎng)期骨干成員，召集協(xié)調(diào)了底夸克探測(cè)器國(guó)際合作各方成員參加實(shí)驗(yàn)，共同尋找雙粲重子。由于需要長(zhǎng)期的數(shù)據(jù)積累，早期參加研究的幾位博士后和研究生在校期間沒(méi)能有機(jī)會(huì)觀測(cè)到此粒子。“我非常幸運(yùn)，離開(kāi)清華后還能與中國(guó)組的老師和同學(xué)們一起完成這項(xiàng)重要發(fā)現(xiàn)。”張艷席博士說(shuō)，他先后作為工物系的研究生和博士后參加底夸克探測(cè)器實(shí)驗(yàn)，并于2016年到法國(guó)直線加速器中心工作。

       “我們從年初開(kāi)始全力以赴，保證了雙粲重子實(shí)驗(yàn)分析的每一個(gè)環(huán)節(jié)都扎實(shí)可靠。” 底夸克探測(cè)器中國(guó)組負(fù)責(zé)人高原寧教授說(shuō)：“發(fā)現(xiàn)雙粲重子僅僅是個(gè)開(kāi)始，由兩個(gè)甚至是三個(gè)重夸克組成的重子還有很多沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)，未來(lái)的研究依然是非常地激動(dòng)人心！”

       底夸克探測(cè)器實(shí)驗(yàn)的物理協(xié)調(diào)人、歐洲核子研究中心的研究員文森佐·瓦格諾尼（Vincenzo Vagnoni）博士對(duì)中國(guó)組成員提出更多希望：“中國(guó)同事在底夸克探測(cè)器實(shí)驗(yàn)上的物理研究上非常活躍。2015年他們主導(dǎo)了五夸克態(tài)的發(fā)現(xiàn)，這一次又主導(dǎo)了雙粲重子的發(fā)現(xiàn)。我對(duì)他們?cè)谶@一激動(dòng)人心的領(lǐng)域中的持續(xù)努力充滿期待。”

       底夸克探測(cè)器清華組的研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“大科學(xué)裝置前沿研究”專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)和清華大學(xué)自主科研經(jīng)費(fèi)的支持。

供稿：工物系 編輯：悸寔 華山