夸克—胶子等离子体中首现奇异“X”粒子

展全思梦 2025-11-03 19:30:02

夸克—胶子等离子体中首现奇异“X”粒子

夸克—胶子等离子体中首现奇异“X”粒子字体：小中大分享到：夸克—胶子等离子体中首现奇异“X”粒子2022-01-25 13:53:32来源：科技日报

据物理学家网近日报道，美国麻省理工学院的科学家在机器学习算法的帮助下，通过分析2018年大型强子对撞机(LHC)获得的超过130亿次重离子碰撞产生的数据，首次发现了神秘的“X”粒子。这一最新发现有助于科学家分析其结构，进一步揭示宇宙的奥秘。

在大爆炸后的百万分之一秒内，宇宙处于由夸克和胶子组成的等离子体状态，温度高达一万亿度。然后，等离子体开始冷却，夸克和胶子也结合形成构成普通物质的中子和质子。

在冷却前的混沌中，少量的夸克和胶子会随机碰撞形成短寿命的X粒子——之所以这样命名，是因为它们的结构未知。现在，X粒子非常罕见。然而，物理学家从理论上推测，X粒子可以在大型粒子加速器中产生，高能碰撞可以产生类似的夸克-胶子等离子体闪光。这一次，科学家们首次在LHC产生的夸克-胶子等离子体中发现了X粒子存在的证据。

在这项研究中，论文主要作者、麻省理工学院副教授李燕杰领导的研究团队筛选了超过130亿次铅离子碰撞的数据，每次碰撞都会产生数万个带电粒子。在这种超密集的高能粒子汤里，研究人员发现了大约100个X粒子——根据粒子的估计质量命名为X(3872)。

为了筛选出这些X粒子，研究小组使用了机器学习算法，他们训练算法来选择X粒子独特的衰变模式。各种粒子在夸克胶子等离子体中形成后，立即被分解成“亚”粒子，然后被分散。X粒子的衰变方式不同于所有其他粒子。

李燕杰说:“这只是故事的开始。在未来一两年内，我们计划收集更多的数据，并利用夸克-胶子等离子体探测X粒子的内部结构，这可能会改变我们对宇宙的看法，揭示宇宙中更多的秘密。”

这项研究的合作者是紧凑子木环(CMS)国际合作组织的成员，CMS是LHC上的粒子探测器之一。

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