LHCb实验发现新的奇异粲介子激发态，有助进一步理解强相互作用

科技日报记者 刘霞

记者从LHCb清华大学团队获悉，欧洲核子研究中心大型强子对撞机（LHC）上的底夸克实验（LHCb）近日发现了一个新的奇异粲介子激发态，对其开展研究并测量性质，将有助科学家更深刻地理解强相互作用的机制。

本次研究由LHCb国际合作组共同完成并发布，相关成果3月26日发表在《物理评论快报》上。清华大学工程物理系博士研究生陈晨主导了具体分析工作，张黎明副教授和杨振伟副教授指导了此次发现过程。

据陈晨介绍，LHCb清华团队利用LHCb实验在2016—2018年采集的质子—质子对撞数据，研究了底介子的一个四体衰变过程，观测到一个全新的共振结构，对其基本性质展开测量后发现，它与奇异粲介子的径向激发态相符。新粒子质量约为2590Mev（兆电子伏特），近乎质子质量的3倍，带一个单位正电荷，且自旋为零，被命名为Ds0（2590）+。

LHCb实验发现新的奇异粲介子。

图片来源：清华大学网站

粒子物理标准模型认为，夸克是组成物质的基本粒子，包括上夸克、下夸克、粲夸克、奇异夸克、顶夸克、底夸克6种。夸克通过强相互作用束缚形成强子，强子包括介子与重子。重子由3个夸克组成，包括质子和中子等；介子则由一个正夸克和一个反夸克组成，如奇异粲介子由一个粲夸克和一个奇异反夸克组成。

陈晨解释说：“相同夸克组成的系统构成一类粒子，其中能量最低的称为基态，其他为激发态，我们这次发现的就是奇异粲介子的激发态。实验上寻找强子激发态并测量它们的性质，对验证理论模型和指导理论计算有重要意义。此外，这个奇异粲介子的质量比理论预测小约70Mev，为何有这一差别仍需科学家们进一步厘清。”

LHC是目前世界上能量最高的粒子加速器，LHCb是其上的大型实验装置之一，致力于精确测量重味强子（含粲夸克或底夸克的强子）的性质，以揭示宇宙中正反物质不对称之谜，寻找超出标准模型的新物理，理解强相互作用等。清华大学于2000年加入LHCb，近年来取得一系列有国际影响力的研究成果，在五夸克态和双粲重子的发现及后续研究中都作出了重要贡献。

陈晨表示，LHCb将于2022年完成升级，新一轮数据采集获得的海量数据有望带来更多新发现。

最新研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划的资助及清华大学的经费支持。