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北京譜儀Ⅲ實驗發(fā)現(xiàn)質(zhì)子-反質(zhì)子束縛態(tài)存在新證據(jù)

2024-04-19 21:06:36

來源:中國新聞網(wǎng)

  中新網(wǎng)北京4月19日電(記者 孫自法)記者4月19日從中國科學(xué)院高能物理研究所(高能所)獲悉,作為北京正負電子對撞機核心科研裝置,北京譜儀Ⅲ實驗最新發(fā)現(xiàn)一個質(zhì)量為1882兆電子伏特(MeV)的共振結(jié)構(gòu)X(1880),很可能為質(zhì)子-反質(zhì)子束縛態(tài)。

  這項粒子物理領(lǐng)域重要研究成果由中國科學(xué)院高能所房雙世研究員、博士研究生陳通和廣西師范大學(xué)秦麗清副教授等北京譜儀Ⅲ合作組成員共同完成,并被選為亮點論文于近日在國際專業(yè)學(xué)術(shù)期刊《物理評論快報》發(fā)表,同時被美國物理學(xué)會以“一個新亞原子粒子的證據(jù)”為題對外發(fā)布。

本次研究成果的示意圖。中國科學(xué)院高能所/供圖

  科研團隊介紹說,質(zhì)子是構(gòu)成原子核的基本粒子之一,而反質(zhì)子則是質(zhì)子的反物質(zhì)對稱粒子,具有和質(zhì)子相同的質(zhì)量但帶有相反的電荷。當(dāng)質(zhì)子和反質(zhì)子相遇時,它們會相互湮滅,釋放出巨大的能量。然而,一些理論預(yù)測質(zhì)子和反質(zhì)子也可以通過強相互作用力結(jié)合形成一種壽命極短的狀態(tài),稱為質(zhì)子-反質(zhì)子束縛態(tài)。尋找這樣的新型強子態(tài)是高能物理實驗的重要目標(biāo)之一。

  早在2013年,北京譜儀Ⅲ實驗在研究J/ψ粒子衰變成一個光子和3對正負π介子的過程時,首次在該過程中發(fā)現(xiàn)了新共振結(jié)構(gòu)X(1840),其質(zhì)量恰好位于質(zhì)子-反質(zhì)子質(zhì)量閾值附近,但略低于該閾值,對該共振結(jié)構(gòu)的深入研究對理解其性質(zhì)至關(guān)重要。

  當(dāng)前,北京譜儀III實驗已采集100億 J/ψ衰變事例,其統(tǒng)計量是之前研究使用數(shù)據(jù)樣本的50倍,為進一步開展相關(guān)研究奠定了堅實基礎(chǔ)。研究人員利用這批數(shù)據(jù),在質(zhì)量譜上首次觀測到一種反常結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)由兩個共振結(jié)構(gòu)疊加形成,除2013年發(fā)現(xiàn)的X(1840)之外,還存在一個新的共振結(jié)構(gòu),被命名為X(1880),其統(tǒng)計顯著性大于10倍標(biāo)準(zhǔn)偏差。

  科研團隊表示,X(1880)這個新共振結(jié)構(gòu)的質(zhì)量恰好比一個質(zhì)子和一個反質(zhì)子之和略重一點,其性質(zhì)很像是質(zhì)子-反質(zhì)子束縛態(tài),為質(zhì)子-反質(zhì)子束縛態(tài)的存在提供了新的實驗依據(jù)。

  據(jù)了解,本項研究中,北京譜儀Ⅲ探測器維護和離線軟件團隊、北京正負電子對撞機加速器運行維護團隊為數(shù)據(jù)采集與分析做出重要貢獻。(完)

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