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![欧洲强子对撞机 LHC 撞出三种新粒子! 暗物质研究是否能揭开宇宙组成的秘密?](https://www.gameducky.com/wp-content/themes/justnews/themer/assets/images/lazy.png)
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看过影集《宅男行不行》(The Big Bang Theory)的应该都对于暗物质和位于瑞士的欧洲核子研究组织(CERN)相当熟悉。 CERN 是世界上最大型的粒子物理实验室,在历经三年的维修升级后,欧洲核研究组织终于再次启动大型强子对撞机(LHC)。
重新开机的对撞机只花了几天就超越了过去的纪录,还一口气发现了三种全新的亚原子粒子! 分别是一种五夸克(pentaquark),以及两种四夸克粒子(tetraquark)。 未来,LHC 的相关研究是否能让我们更接近暗物质的本质?
想知道宇宙秘密? 那就撞撞看!
究竟什么是暗物质呢? 暗物质不会与电磁力产生作用,因此无法吸收、反射或是发出光,这种种特性,让我们完全看不见它们。
然而,根据天文学家的推测,宇宙中约有23%是暗物质、73%是暗能量,而其他所有行星、恒星、银河、星系的物质加起来,也不过占了宇宙的4%而已。
那么,该如何了解暗物质相关的秘密? 这时候,就需要 LHC 出马了。 加速器的原理在于,可以将粒子加速并相互碰撞,借此来「撞」出新粒子。
2012 年,LHC 便是用这个原理「撞」出了被称为「上帝粒子」希格斯波色子,并让提出理论的科学家拿下了诺贝尔奖的殊荣。
装备全面升级撞出新粒子!
那么,这次新发现的五夸克和四夸克粒子又有何特别的呢? 所谓夸克,是构成物质的基本粒子,而它们结合后,则可以形成其他粒子,比如说,两个夸克能组成介子,三个夸克则能组成质子和中子。
早在 60 年代,科学家便预测到,在极少数的情况下,也会出现四夸克和五夸克粒子,然而,一直到近年大型强子对撞机和一些实验出现,才终于能逐步验证这些推论。 在过去,我们虽然能够检测到夸克,也能测量它们的性质,却无法参透它们究竟是如何结合在一起的。
停机的这三年中,LHC全面升级磁导系统、缩小光束焦点,以便让粒子们对撞的频率大幅增加,目前,机器已经可用高达13.6TeV的能量进行碰撞。 (过去最高为 13 TeV,机器设计时的极限是 14 TeV)不仅如此,相关软件也同步 Level Up,能分析更多粒子数。
新粒子有何独特? 或许能建立新模型!
有了这两项升级,科学家这次才得以发现第一对四夸克和新的五夸克粒子。 这个发现,或许有助于我们更深入了解亚原子粒子的组成原理。
目前,有些理论认为奇异强子(exotic hadron,一类亚原子粒子)是一堆夸克紧密相连成的「球」,有些则觉得它们应该呈现松散的分子化结构,而强子对撞机如今的新发现,有望协助理论物理学家梳理出头绪,建立出一个奇异强子的统一模型。
升级之后,LHC预计会持续高速运转到2026年,接下来,究竟能撞出什么新粒子? 又能带来什么样的理论进展? 实在是十分令人期待!
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