物理学家首次在原始汤中发现神秘的X粒子

　　一种被认为在宇宙大爆炸后短暂存在过的神秘粒子，现在首次在＂原始汤＂中被发现。
　　上图：大型强子对撞机的紧凑型介子电磁探测器的一部分。
　　具体来说，是在一种被称为＂夸克胶子等离子体＂的介质中，这种介质是在大型强子对撞机中通过对铅离子进行碰撞而产生的。在那里，在这些碰撞产生的数万亿个粒子中，物理学家设法挑拣出了100个被称为X粒子的奇异粒子。
　　麻省理工学院的物理学家李延杰（音译）说：＂这只是故事的开始。我们已经证明我们可以找到信号。在接下来的几年里，我们想要使用夸克胶子等离子体来探测X粒子的内部结构，这可能会改变我们对宇宙应该产生何种物质的看法。＂他也是总部位于瑞士CERN的国际CMS合作组织的成员。
　　大爆炸后不久，早期的宇宙并不是由我们今天看到的漂浮在周围的物质组成的。相反，在几百万分之一秒的时间里，它充满了过热到数万亿度的等离子体，由称为夸克和胶子的基本粒子组成。这就是夸克胶子等离子体。
　　在不到一眨眼的时间内，等离子体冷却下来，粒子聚集在一起形成了质子和中子，而今天的普通物质就是由它们组成的。但在这短暂的时间内，夸克胶子等离子体中的粒子相撞，粘在一起，然后以不同的形态再次分裂。
　　其中，一种构型是一个非常神秘的粒子，我们甚至不知道它是如何组合在一起的。这就是X粒子，它只在粒子对撞机中出现过很短的时间，时间太短了，根本无法探测。
　　然而，从理论上讲，X粒子可能会出现在夸克胶子等离子体的非常小的闪光中，这是物理学家多年来一直在粒子加速器中创造的。这可能会提供一个更好的机会来了解它们。
　　在大型强子对撞机2018年的运行中，带正电荷的铅原子以高速碰撞在一起。在这大约130亿次碰撞中，每一次都产生了数以万计的粒子簇射。这是一个令人望而生畏的海量数据筛选。
　　物理学家李延杰（音译）表示：＂从理论上讲，等离子体中有如此多的夸克和胶子，X粒子的产生应该会得到加强。但人们认为寻找它们太困难了，因为在这个夸克汤中产生了太多其他粒子。＂
　　虽然，X粒子寿命很短，但当它们衰变时，会产生一簇质量较小的粒子。为了简化数据分析过程，该团队开发了一种算法来识别X粒子衰变的模式特征。然后，他们将2018年的LHC数据输入到他们的软件中。
　　结果，该算法识别出一个特定质量的信号，表明数据中存在大约100 X个粒子。这是一个很好的开始。
　　物理学家李延杰（音译）表示：＂我们能从这么大的数据集中梳理出这100个粒子，这几乎是不可想象的。＂
　　在这一点上，这些数据还不足以了解更多关于x粒子的结构，但这一发现可以让我们更近距离地了解X粒子。既然我们知道如何找到X粒子的特征，在未来的数据集中梳理它应该会容易得多。反过来，我们拥有的数据越多，就越容易理解它们。
　　质子和中子都由三个夸克组成。物理学家认为X粒子可能由四种粒子组成 —— 要么是一种被称为四夸克的奇特的紧密结合的粒子；要么是一种由两个介子组成的新型松散结合的粒子，每个介子包含两个夸克。如果是前者，因为它的束缚更紧密，它的衰变速度会比后者慢。
　　研究团队最后表示：＂目前我们的数据与两者一致，因为我们还没有足够的统计数据。在接下来的几年里，我们将获得更多的数据，这样我们就可以区分这两种情况。这将拓宽我们对早期宇宙中大量产生的各种粒子的认识。＂
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