夸克的新發(fā)現(xiàn)揭示了關(guān)于宇宙誕生的關(guān)鍵線索

在兩個鉛原子碰撞噴出的碎屑中檢測到一對頂夸克。

這是第一次在兩個原子核之間的碰撞中發(fā)現(xiàn)這種特定的夸克-反夸克對。這一發(fā)現(xiàn)加強了所有六種夸克口味存在于時間的黎明，在湯汁夸克膠子等離子體被認為在Big Bang.

這意味著我們離對這種原始湯進行新的測量，并收集有關(guān)我們的宇宙從一開始就是如何形成的新見解又近了一步。

夸克膠子等離子體是當通常束縛在質(zhì)子和中子內(nèi)部的基本夸克和膠子從它們的限制中釋放出來，并在極端能量條件下一起晃動成松散的、相互作用的“湯”時得到的。

研究這個問題物質(zhì)狀態(tài)是夸克在幾分之一秒內(nèi)非常非常迅速地衰變。大爆炸后出現(xiàn)的夸克膠子等離子體只存在了幾百萬分之一秒，然后粒子滴落在一起開始形成正常物質(zhì)，這個過程稱為強子化.

為了研究夸克-膠子等離子體，物理學(xué)家使用大型強子對撞機等粒子對撞機將重粒子撞擊在一起。這些碰撞會產(chǎn)生一陣粒子雨，這些粒子在形成正常物質(zhì)的過程中穿過夸克-膠子等離子體狀態(tài)?？茖W(xué)家可以測量這個過程的產(chǎn)物來探測夸克膠子等離子體。

頂夸克是六種夸克口味中最重的，是研究夸克膠子等離子體演變的特別有價值的工具。然而，因為它們是最重的，所以它們的壽命最短，只有 10^-25秒。這比強子形成的時間尺度短，這意味著它們在強子化發(fā)生之前就衰變了。

重離子碰撞中產(chǎn)生的夸克-膠子等離子體持續(xù) 10^-23秒;因此，頂夸克在整個等離子體之前就消失了，這使得它們特別難以研究。

通常，物理學(xué)家正在尋找的粒子不會被直接檢測到，而是從它們衰變成的產(chǎn)物中追溯出來，新研究就是這種情況。在大型強子對撞機中，一組物理學(xué)家與 ATLAS 合作組織通過衰變的 dilepton 通道在其衰變產(chǎn)物中檢測到頂夸克對的形成。

在這個過程中，頂夸克衰變成底夸克和 W玻色子;然后 W 玻色子衰變?yōu)?a data-linkid="73028" data-postid="156920">中微子，以及電子或 μ 子。該合作在具有統(tǒng)計顯著性的 5.03 sigma 的鉛原子之間的碰撞中發(fā)現(xiàn)了這一過程——清除了五西格瑪閾值進行重要檢測。

這是首次在重核之間的碰撞中觀察到頂夸克對的產(chǎn)生。一個上一篇描述了頂夸克對在鉛離子和質(zhì)子;新結(jié)果更進一步，為夸克-膠子等離子體的未來研究提供了一條前進的道路。

研究人員在他們的論文中寫道：“對這一過程的觀察鞏固了在夸克-膠子等離子體的預(yù)平衡階段存在所有夸克風(fēng)味的證據(jù)，類似于早期宇宙中的條件。

“這一結(jié)果為進一步研究夸克-膠子等離子體和早期宇宙中具有頂夸克的物理學(xué)鋪平了道路?！?/p>

這研究將發(fā)布于物理評論信.

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