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北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)獲得重大成果 首次測(cè)得粒子的量子態(tài)性質(zhì)
2024/05/21 15:42 來(lái)源：中國(guó)青年網(wǎng) 閱讀：1.2萬(wàn)
近日,，北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)獲得重大成果。其實(shí)驗(yàn)裝置北京譜儀III合作組,，首次測(cè)得粒子的量子態(tài)性質(zhì),，其質(zhì)量、產(chǎn)生和衰變性質(zhì),，都與人們長(zhǎng)久以來(lái)尋找的膠球特性一致,。這一研究成果于今年5月2日作為編輯推薦文章，發(fā)表在美國(guó)《物理評(píng)論快報(bào)》雜志上,。
據(jù)了解,，在粒子物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型中,，膠子是傳播強(qiáng)相互作用的基本粒子，就像光子傳播電磁相互作用一樣,。但特別的是,，膠子之間可以相互吸引而形成一個(gè)新的束縛態(tài)粒子—膠球。膠球是標(biāo)準(zhǔn)模型的重要預(yù)言,，也是自然界中唯一由傳播子構(gòu)成的粒子,，這種自相互作用及其粒子從未被實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，其存在與否是標(biāo)準(zhǔn)模型至關(guān)重要的基本檢驗(yàn),。北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)能夠大量產(chǎn)生丁肇中先生發(fā)現(xiàn)的J/ψ粒子,，其衰變是尋找膠球的最佳途徑，由此這也一直是北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)幾十年來(lái)最重要的物理目標(biāo)之一,。
經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期不懈的努力,，2011年，由現(xiàn)任南京大學(xué)金山教授（時(shí)任中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所研究員）與中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所博士后黃燕萍合作在北京譜儀III實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)了一種新粒子—X(2370)粒子,，這是實(shí)驗(yàn)上首次觀測(cè)到與理論計(jì)算的贗標(biāo)量膠球質(zhì)量,、產(chǎn)生和衰變性質(zhì)一致的粒子。作為判斷其是否為贗標(biāo)量膠球最關(guān)鍵的下一步,，就是測(cè)定其自旋宇稱(chēng)量子數(shù)是否真的是0-+,。
近年來(lái)，北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)和北京譜儀III產(chǎn)生并采集了100億粒子,，超過(guò)此前最大樣本的100倍,。利用這些數(shù)據(jù)，研究人員創(chuàng)新性地研究了幾乎無(wú)物理本底的X(2370)粒子的衰變模式,。得益于北京譜儀III探測(cè)器的優(yōu)良設(shè)計(jì),，特別是對(duì)帶電粒子和光子的高精度探測(cè)，大大提高了信號(hào)噪聲比,。實(shí)驗(yàn)組通過(guò)復(fù)雜的量子態(tài)干涉分析,，首次測(cè)量了X(2370)粒子的自旋-宇稱(chēng)量子數(shù)以及其質(zhì)量、產(chǎn)額等基本性質(zhì),。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與人們長(zhǎng)期尋找的標(biāo)準(zhǔn)模型理論中最輕贗標(biāo)量膠球的特性一致,，是支持膠球存在的強(qiáng)有力實(shí)驗(yàn)證據(jù)。
J/ψ粒子輻射衰變到X(2370)粒子示意圖,。中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所供圖
該實(shí)驗(yàn)研究成果由中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所黃燕萍研究員和南京大學(xué)物理學(xué)院金山教授合作并指導(dǎo)中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所博士生張鵬完成,，同時(shí)北京譜儀III探測(cè)器和北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)加速器運(yùn)行維護(hù)團(tuán)隊(duì)在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中、北京譜儀III離線軟件團(tuán)隊(duì)和中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所計(jì)算中心在數(shù)據(jù)分析過(guò)程中的工作為本次發(fā)現(xiàn)提供了保障,。中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所陳瑩研究員團(tuán)隊(duì)在理論上對(duì)膠球特性做出了系統(tǒng)的研究,。