2017年度中国科学十大进展中有哪些高科技?今天起《十万个为什么》节目中陆续播出相关科学成果的访谈,今天的《十万个为什么》节目邀请中科院专家(中国科学院大学物理科学学院 郑阳恒教授)讲述首届首次发现新粒子“双粲重子”。 原子 原子(atom)指化学反应不可再分的基本微粒,原子在化学反应中不可分割。但在物理状态中可以分割。原子由原子核和绕核运动的电子组成。原子构成一般物质的最小单位,称为元素。已知的元素有119种。 因此具有核式结构。 原子核 原子核位于原子的核心部分,由质子和中子两种微粒构成。而质子又是由两个上夸克和一个下夸克组成,中子又是由两个下夸克和一个上夸克组成。 重子 在现代粒子物理学的标准模型理论中,重子这一名词是指由三个夸克(或者三个反夸克组成反重子)组成的复合粒子。在这理论中它是强子的一类。 值得注意的是,因为重子属于复合粒子,所以不是基本粒子。最常见的重子有组成日常物质原子核的质子和中子,与反质子、反中子合称为核子。 夸克 夸克(英语:quark)是一种参与强相互作用的基本粒子,也是构成物质的基本单元。夸克互相结合,形成一种复合粒子,叫强子。 强子中最稳定的是质子和中子,它们是构成原子核的单元。 夸克的种类 目前,我们已知的夸克有六种。它们是上(u)、下(d)、奇(s)、粲(c)、底(b)及顶(t)。 上及下夸克的质量是所有夸克中最低的。较重的夸克会通过一个叫粒子衰变的过程,来迅速地变成上或下夸克。粒子衰变是一个从高质量的态变成低质量态的过程。就是由于这个原因,上及下夸克一般来说很稳定,所以它们在宇宙中很常见,而奇、粲、顶及底则只能经由高能粒子的碰撞产生(例如宇宙射线及粒子加速器)并很快衰变。 双粲 重子 2018年2月27日,首次探测到双粲重子入选2017年度中国科学十大进展。 双粲重子的发现就让科学家们可以探索,强相互作用在这种新的夸克构成之下会有什么新性质,非常有助于对强相互作用本质的了解。 双粲重子的发现过程 早在1974年,华裔物理学家丁肇中和美国科学家里希特就发现了粲夸克,并因此摘得诺贝尔物理学奖。科学家们便按照夸克模型的理论,制作出了含有粲夸克的“元素周期表”,并推断出双粲重子在表中的位置和大概性质。 (诺贝尔奖得主丁肇中) 理论物理学家通过数据计算预测到,在大型强子对撞机上有产生双粲重子的很大可能,并预计它们会有比较大的几率衰变到几个容易被检测到的衰变道。 2010年起,LHCb中国组开始了寻找双粲重子的尝试。到2016年底,研究团队和理论物理学家展开了深入探讨,又一次确定了研究方向,随后开始进行“盲分析”。来自清华大学、华中师范大学、中国科学院大学和武汉大学的十几位研究人员和学生通力合作,在细致研究后“打开窗户”,发现了双粲重子的“芳踪”。 “ |
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