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夸克—膠子等離子體中首現(xiàn)奇異“X”粒子

2022-01-26 09:26:11

  科技日報記者 劉霞

  據(jù)物理學家組織網近日報道,美國麻省理工學院的科學家借助機器學習算法,通過分析大型強子對撞機(LHC)2018年獲得的130多億次重離子碰撞產生的數(shù)據(jù),首次發(fā)現(xiàn)了神秘的“X”粒子。這一最新發(fā)現(xiàn)有助科學家分析其結構并進一步揭示宇宙的奧秘。

  宇宙大爆炸后的百萬分之一秒內,宇宙處于一種由夸克和膠子組成的溫度高達萬億度的等離子體狀態(tài),隨后,這種等離子體開始冷卻,夸克和膠子也組合形成組成普通物質的中子和質子。

  在冷卻前的混沌中,一小部分夸克和膠子會隨機碰撞,形成短命的X粒子——因其結構未知而如此命名。現(xiàn)在,X粒子非常罕見,不過,物理學家根據(jù)理論推測,X粒子可以在大型粒子加速器內制造出來——在加速器內,高能碰撞可以產生類似的夸克—膠子等離子體閃光。此次,科學家們首次在LHC內產生的夸克—膠子等離子體中發(fā)現(xiàn)了X粒子存在的證據(jù)。

  在本研究中,論文主要作者、MIT副教授李彥杰(音譯)領導的研究小組篩選了130多億次鉛離子碰撞的數(shù)據(jù),每次碰撞都產生了數(shù)萬個帶電粒子,在這種超稠密的高能粒子湯中,研究人員發(fā)現(xiàn)了大約100個X粒子——以該粒子的預估質量被命名為X(3872)。

  為了篩選出這些X粒子,研究小組使用了一種機器學習算法,他們訓練該算法挑選X粒子特有的衰變模式。各種粒子在夸克—膠子等離子體中形成后,會立即分解成“子”粒子,然后散開。X粒子的衰減模式與其他所有粒子都不相同。

  李彥杰說:“這只是故事的開始,未來一兩年內,我們計劃收集更多數(shù)據(jù),利用夸克—膠子等離子體探測X粒子的內部結構,這可能會改變我們對宇宙的看法,揭示宇宙中的更多秘密?!?/p>

  這項研究的合作者是緊湊繆子線圈(CMS)國際合作組織的成員,CMS是LHC上的粒子探測器之一。

【編輯:程子倬】

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