据国外媒体报道，目前世界上最大的原子对撞机——大型强子对撞机已经“诞生”了罕见的四胞胎，被称为“顶夸克”。
主导亚原子相互作用的主流物理理论“标准模型”预言了这种四胞胎的存在，但最新的物理理论表明，它们的形成量可能超过标准模型的预测。发现四足粒子是检验这一理论的第一步，这一最新发现是在会议上宣布的。
根据2019年出版的《物理评论D》杂志报道，顶夸克是已知最重的基本亚原子粒子，每个顶夸克的质量约等于一个钨原子。但是，每个顶夸克都比质子小得多，这意味着顶夸克不仅保留了最重粒子的记录，而且是已知的密度最大的质量形式。
虽然在大爆炸后的最早阶段就形成了大量的顶夸克，但是它们的寿命很短，在万亿分之一秒左右就完全消失了。如今，能够产生和观察到顶夸克的唯一环境是在大型粒子加速器中。
1995年，科学家们首次在费米实验室兆电子伏加速器中发现了顶夸克。费米实验室位于美国芝加哥郊外，是当时最强大的粒子加速器，已经退役。
2011年，大型强子对撞机假设地幔是世界上最强大的粒子加速器。对撞机由近万个强大的磁环组成，排列成周长27公里的环形结构，加速两个质子束向相反方向运行。它们以13万亿电子伏的能量碰撞，碰撞频率比兆电子伏加速器高100倍。
1995年，粒子束在费米实验室兆电子伏加速器中碰撞，形成顶夸克和反物质夸克对，但这些碰撞每隔几天才发生一次。相比之下，在弯曲型大型强子对撞机(LHC)实验和紧凑介子螺线管实验(CMS)中，大约每秒钟就会形成一对能量更高、碰撞频率更高的顶夸克。
在最近的实验中，研究人员正在寻找两组顶夸克/反夸克对同时产生的现象。按照标准模型预测这些更复杂的碰撞事件，碰撞频率应该是一对顶夸克碰撞事件的7万倍。在寻找新粒子时，观察碰撞发生的可能性有多大是很重要的。结果可以用西格玛单位()来衡量。
在粒子物理中，宣布发现顶夸克的金标准是5以上，也就是说目前的观测结果是随机波动造成的，出现的概率只有350万分之一。三西格玛是指观察信号偶然出现的概率只有740分之一。据费米实验室研究人员称，这是观测结果的“最好证据”。目前，顶夸克产生四胞胎的证据不足以被宣布为新发现。
2015年至2018年，物理学家在CMS仪器采集的数据中寻找四重顶夸克。实验小组声称他们已经看到了4.3西格玛水平的四个顶夸克的形成。同时《欧洲物理杂志C》发表论文称，CMS仪器研究人员发现的四重顶夸克只有2.6 sigma，实验前用CMS仪器预测四重顶夸克的置信度为2.6 sigma。
仪器观测到的显著性可能只是偶然的，也可能只是一种迹象，表明四胞胎顶部夸克的产生比标准模型预测的更为普遍，这也可能意味着测量结果是物理学上一个意想不到的新线索。研究人员说，大型强子对撞机下一次运行产生的额外数据和所使用的分析技术的进一步扩展将提高这一具有挑战性的测量的准确性。
相关阅读
标签： #大型强子对撞机最新动态
