【最新研究】重大突破!物理學家復活了一種消失已久的神秘粒子

麻省理工學院(MIT)的研究人員使用歐洲核子研究組織(CERN)的大型強子對撞機(LHC),在一團由數萬億個基本粒子組成的電漿中,首次發現了大約100個神秘的「X粒子」。這種粒子理論上僅在宇宙大爆炸後數百萬分之一秒的時間內短暫出現過。當然這一次它們的存在也僅維繫了極短的一瞬間。

在宇宙起源後的短暫瞬間內,時空中充滿了超熱的電漿。構成這些電漿的不是離子,而是更基本的誇克和膠子。隨著宇宙的急速冷卻,膠子把誇克粘合在了一起,形成了質子和中子。

而就在這種冷卻開始之前,有一部分膠子和誇克曾經以另外的方式互相粘合在一起,形成過一種短命的神秘粒子。由于目前人們對這種粒子的結構不甚了解,物理學家便稱之為「X粒子」。

為了尋找「X粒子」,物理學家利用LHC重建了與嬰兒宇宙相似的環境。在對撞機內,帶有正電荷的鉛原子核發生了高速碰撞,形成的基本粒子電漿與混沌的宇宙嬰兒期十分相似。

把原子核撞碎是簡單的,難的是在130億次撞擊資料中篩選出有用的資訊。而要找到「X粒子」更是不容易,因為這團電漿同時也製造出了大量其他粒子。

研究人員並不知道「X粒子」的結構,但是知道這些粒子的衰變遵循一種獨特的模式。這讓研究人員可以用演算法,在資料中對「X粒子」產生的信號進行篩選。

質子和中子都是由3個誇克組成的,而「X粒子」可能是由4個誇克組成的。理論上,「X粒子」的結構有兩種可能:一種是由4個誇克以同樣的方式緊密結合在一起;另一種是由2個誇克對——也就是2個介子,鬆散地結合在一起。

現在還不知道「X粒子」的結構究竟屬于哪一種。研究人員期待未來能夠收集到更多的資料,以增進人類對宇宙初期物理狀態的認識。

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