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导语：科学家对于微观世界的探索从未止步，夸克就是其中之一，到目前为止，人们对于它的认识仍然停留在二夸克态和三夸克态的概念，但是根据量子色动力学的原理，四夸克态的存在并非不可能。近日，这种概念太过奇异以至于被怀疑究竟是否存在的粒子，终于被物理学家们再次发现了——而且是两次！ 这种叫四态夸克的不定物质形态粒子确实存在，因为两种新的理论预测为其提供了最坚实的依据。可以毫不夸张地说，这次新发现为即将到来的亚原子学新时代奠定了基础。 “不过，我们认为这并不是一次完全意义的学术突破，”其中一项研究的成员之一、费米国家加速器实验室的理论物理学家Chris Quigg告诉记者说。 “因为它的发现是有充分的理由发生。” 如果你的高中化学和物理知识已经有点忘记了，那就让笔者在这里帮你小小地复习一下吧。原子中有包括质子和中子在内的亚原子粒子，这些亚原子粒子是由包含强子的复合粒子组成的，而强子又是由夸克组成的。 夸克的概念最早是在20世纪60年代提出的，自那时以来，物理学家一直在研究这些神秘的粒子（它们是最小的粒子结构）是如何自然而然地排列，以构成我们可以触摸的宏观物体的。 现在，对于这种被称为四夸克态——由四个夸克粒子组成的稳定排列状态，两个独立的研究团队都认为他们已经找到了一个有关这种状态如何存在的坚实理论证据。 这已经不是第一次有研究人员认为他们发现了四夸克态的真实形态了——自本世纪以来，已经有很多学者提出了候选四夸克理论，但这些发现主要是理论上的，并没有实际的观察证明。 就在去年，费米实验室的团队宣布他们发现了一个符合四夸克态的粒子——从事大型强子对撞机（LHCb）实验项目研究的团队取得了进展，发现了可能属于一个全新的四夸克族系的粒子。 但是之后他们的二次确认实验却进展不顺，这主要是因为这一研究领域对科学家来言仍然非常陌生与神秘。 Quigg说：“对于四夸克态这一悬而未决的概念，人们总是可以提出各种猜想解释。” 夸克本身有六种类型：上夸克、下夸克、粲夸克、奇异夸克、顶夸克以及底夸克。夸克具体属于哪一种是由其电荷，质量，自旋性质等属性决定的。 在四夸克态（以及类似的五夸克态假说）之外，此前学界在理论上通常认为两个或三个夸克就可能合起来形成一个复合粒子——即夸克-反夸克对形式或是三夸克组合的形式。 但是在这项新的研究中，Quigg和费米实验室的物理学家Estia Eichten，以及另外一个来自以色列特拉维夫大学和芝加哥大学的联合小组都证明了：稳定四夸克态粒子确实可能存在！ 通过不同的理论解释，双方都预测四夸克可以由两个底夸克、一个反顶夸克以及一个反底夸克组合而成——反夸克就像常夸克的镜像，只是具有相反的电极性而已。 虽然所采用的方法不同，但特拉维夫大学的一位研究人员Marek Karliner指出，两个团队的结论“定性地来说基本相同”。 物理学界的一些人认为这次的发现是一个积极的迹象，因为这可能意味着我们这次最终确认了四夸克态真实存在。这可以说是一个惊人的结果，因为正如Karliner所说的那样，很多人“多年来一直怀疑四夸克态是否真实存在。” 不仅如此，现在我们不仅已经得到了确认四夸克存在的最坚实的理论证据，还能找到观察实证——无论是在大型强子对撞机上，还是在另一个团队所用的实验粒子加速器上，都能完成相关的观测。 观察实验何时能够进行还尚未确定，但Quigg对于他负责的实验部分似乎胸有成竹。 他对采访记者说：“我们谈论的领域目前还是未知而空白的，因此还不能用以往的常理概括之。” “这只是一个亟待解决的问题。” 该研究已发表在《物理评论快报》上。 ——END 翻译：褚茗帆 编辑：Soybean TechPower | 热爱因科技而发生 关注 TP君 获取最前沿科技资讯 |
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