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双色球开奖75期号码:費米實驗室通過弱核力成功生成s 通道單頂夸克

來源: 作者: 時間:2014-02-27

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上圖表顯示了s-通道單頂夸克的產生過程:在Tevatron粒子加速器中,來自注入質子的夸克和來自注入反質子的反夸克相互作用,形成一個質量更大的W玻色子;W玻色子隨即衰變成一個頂夸克和一個反底夸克,并被CDF和Dzero兩個實驗小組探測到。

費米國家加速器實驗室供圖

夸克是比質子、中子更微小的物質組成基本粒子,但它們并不會自然、獨立地存在于自然界中,只有當粒子(電子或質子)以接近光速發生碰撞時,才有可能被制造出來,并且轉瞬又會衰變成其他物質。美國能源部費米國家加速器實驗室的CDF和Dzero兩個實驗小組日前共同宣布,他們已經觀察到了創建一個頂夸克的最罕見方式——通過弱核力生成s-通道單頂夸克。這項發現有助于科學家們完整地了解頂夸克的“面貌”。

頂夸克是最重、最令人費解的基本粒子之一。它們的重量甚至超過了希格斯玻色子,幾乎與一個金原子相當。在6種夸克中,頂夸克是最后被找到的,迄今只有兩臺機器曾經創建過它們:費米實驗室的Tevatron粒子加速器和歐洲核子研究中心的大型強子對撞機(LHC)。按照粒子物理標準模型這一理論框架的預測,有幾種方式可以產生頂夸克,其中最常見也是首先被觀察到的方式就是:在粒子碰撞事件中,通過強核力創建出由一個頂夸克和它的反物質反頂夸克組成的對子。

在碰撞中通過弱核力產生單頂夸克非常罕見,對這一過程的探測也最具挑戰性,而這也是Tevatron粒子加速器的終極目標之一。據物理學家組織網2月25日(北京時間)報道,兩個實驗小組的科學家對Tevatron粒子加速器在2001年至2011年間開展的超過500萬億次質子—反質子對撞實驗所獲得的數據進行了分析和篩選,最終確認在大約40次粒子對撞中,弱核力產生了與單底夸克成對的單頂夸克。

尋找單頂夸克的難度猶如大海撈針:在500億次粒子加速器碰撞事件中,只有一次會產生s-通道單頂夸克??蒲Ъ醫齟又醒《艘恍〔糠?,將它們從背景中分離出來,這也是為什么在這一特定通道觀測到的數量如此之少的緣故。不過,數據的統計顯著性對于宣布一項發現已是綽綽有余。

CDF和Dzero兩個實驗小組是在2009年首次觀察到粒子對撞中由弱核力產生單頂夸克的。這一結果后來獲得了大型強子對撞機實驗的證實。“這是一個重要的發現,為標準模型提供了一個有價值的補充。”美國能源部高能物理科學分部副主任詹姆斯·西格里斯特說。

每個中子或質子,都由三個夸克組成??淇酥涓星檎嬤?,難舍難分??淇思淶木嗬肷暈⒗壞?,一股巨大的力量就會拽它們回來。因此,需要很強大的撞擊,才有可能扯開它們的手。而從弱核作用(類似于衰變概念)產生夸克,更是500億次碰撞才發生一回的特殊事件,比鐵樹開花還要稀奇??韉糜諧都撲慊錈ι覆槭?,光憑人力哪能有此發現?想要一窺世界基本結構的奧秘,可真費事啊。

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