铅离子相互对撞中观测到顶夸克

  ?

科技日报北京11月18日电 （记者刘霞）据欧洲核子研究中心官网16日报道，大型强子对撞机（LHC）超环面仪器实验（ATLAS）合作组报告称，他们在铅离子-铅离子对撞中观察到了顶夸克。这一结果的统计显著性为5倍标准差，达到了粒子物理学宣布某一研究为“发现”所需标准。

研究团队表示，这是首次在原子核相互作用中观察到顶夸克的产生，为研究夸克-胶子等离子体（QGP）打开了一扇新窗户。

理论认为，在宇宙大爆炸后的极短时间内，QGP曾短暂地“主宰”整个宇宙。在QGP内，质子和中子的基本组成部分夸克和胶子没有被束缚在粒子内部，而是形成了一种几乎完美的稠密流体。对QGP开展研究，有助更好地揭开宇宙早期的神秘面纱。

然而，在铅离子-铅离子对撞等重离子对撞中产生的QGP的“寿命”极短，仅为约10-23秒，难以直接观测。对此，物理学家通过研究在这些对撞中产生并穿越QGP的粒子，以探究QGP的属性。

作为已知最重的基本粒子，顶夸克衰变为其他粒子的速度，比形成QGP所需时间快一个数量级。因此，顶夸克的衰变及其衰变产物与QGP相互作用之间的延迟，可作为“时间标记”，为研究QGP的时间动力学提供独特机会。

最新研究中，ATLAS合作组精心分析了LHC第二轮运行期间、对撞能量为5.02太电子伏特的铅离子-铅离子碰撞的数据。最终在“双夸克通道”中，成功捕捉到顶夸克的“身影”。在“双夸克通道”中，顶夸克先衰变为底夸克和W玻色子，这些产物又衰变为电子或缪子及相关的电子中微子或缪子中微子。

团队表示，强力是将质子、中子和其他复合粒子结合在一起的力，最新研究也有助他们进一步揭示强力的性质。