費米實驗室發現「加倍奇怪的」粒子

Fermilab physicists discover 'doubly strange' particle
http://www.physorg.com/news139673506.html

September 03, 2008

在美國能源部費米國家加速器實驗室（Fermilab） DZero 實驗的物理學家發現了由三個夸克組成的新粒子 -- Omega-sub-b（Ω_b）。這個粒子包含二個奇夸克以及一個底夸克（s-s-b）。與更常見的質子相比，它是一種奇特的親戚，而且質量約為質子的六倍。

這種雙重奇異粒子的的發現讓科學家更進一步確切了解夸克如何形成物質，並使「重子週期表」更加完整。重子（源自於希臘文「barys」，意思是「沈重」）是包含三個夸克的粒子，是物質的基礎基石。質子是由二個上夸克以及一個下夸克所構成（u-u-d）。

在爬梳由 Fermilab 的 Tevatron 粒子加速器所產生、幾乎有 100 兆次的碰撞事件後，DZero 共同研究發現了 18 個事件，在其中從質子--反質子碰撞浮現的粒子，揭露了 Omega-sub-b 頗具特色的結構。一旦產生之後，Omega-sub-b 在衰變成更輕的粒子之前行進約 1 公釐。它的衰變由弱力（弱核力）所斡旋，大約在兆分之一秒內發生。

理論學家預測，Omega-sub-b 重子的質量大約在 5.9 到 6.1 GeV/c2 這個範圍內。DZero 共同研究測量其質量應為 6.165 加減 0.016 GeV/c2。這個粒子與電子具有相同的電荷，且自旋 J=1/2（譯註：與電子相同）。

Omega-sub-b 是 Tevatron 粒子對狀機，在包含一個底夸克之新一類重子中，最新且最奇特的發現。其發現是緊接在 Cascade-b-minus baryon（Ξb-，那首先由 DZero 實驗在 2007 年觀察到，譯註：詳見相關報導）以及 Sigma-sub-b baryons（Σb，由 Fermilab 的 CDF 實驗在 2006 年發現）的觀察之後。

"雙重奇異 b 重子（doubly strange b baryon）的發現是夸克模型的另一大勝利，" DZero 共同發言人 Dmitri Denisov（Fermilab）表示。"我們對其質量、產生與衰變特性的測量，將協助更加了解使夸克結合在一起的強力（強核力）。"

根據夸克模型，由理論家 Murray Gell-Mann、Yuval Ne'eman 與 George Zweig 在 1961 年所發明，上、下、奇、底這四種夸克能安排形成 20 種不同的、自旋為 1/2 的重子。科學家現在已觀察到其中的 13 種組合了。

"Omega-sub-b 質量的測量對使用晶格量子色動力學（lattice quantum chromodynamics）的電腦計算提供了一大考驗，" Fermilab 理論學家Andreas Kronfeld 表示。"這種粒子的發現是加速器實驗室在過去幾年內傾瀉出來之所有美妙結果的例子之一。"

Omega-sub-b 是著名且「even stranger（更奇怪的）」Omega-minus（Ω-）的親戚之一，那是由三個奇夸克所構成（s-s-s）。

"在 Omega-minus 的發現後，人們開始承認夸克真的存在，" DZero 共同發言人 Darien Wood（東北大學）。"它的發現，1964 年於 Brookhaven 國家實驗室的一間氣泡室中進行，是夸克模型預測力量的教課書例子。"

DZero 合作計畫提交了一篇論文，那在 Physical Review Letters 中總括其發現的細節。目前可以在網路上看見：
http://www-d0.fnal.gov/Run2Physics/WWW/results/final/B/B08G/

※ 相關報導：

＊ Sciscape 新聞 [May 31, 2006]: 質子裡面到底含有多少奇夸克？
http://www.sciscape.org/news_detail.php?news_id=2053

＊ Physicists 'See' Single Top Quarks at the Tevatron
http://www.physorg.com/news138628170.html

＊ 物理學家發現由三族夸克構成的重子
＊ 物理學家發現新粒子：Bottomonium（底偶素）
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