科技日?qǐng)?bào)記者 劉霞

據(jù)歐洲核子研究中心官網(wǎng)16日?qǐng)?bào)道，大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）超環(huán)面儀器實(shí)驗(yàn)（ATLAS）合作組報(bào)告稱，他們?cè)阢U離子-鉛離子對(duì)撞中觀察到了頂夸克。這一結(jié)果的統(tǒng)計(jì)顯著性為5倍標(biāo)準(zhǔn)差，達(dá)到了粒子物理學(xué)宣布某一研究為“發(fā)現(xiàn)”所需標(biāo)準(zhǔn)。

研究團(tuán)隊(duì)表示，這是首次在原子核相互作用中觀察到頂夸克的產(chǎn)生，為研究夸克-膠子等離子體（QGP）打開了一扇新窗戶。

理論認(rèn)為，在宇宙大爆炸后的極短時(shí)間內(nèi)，QGP曾短暫地“主宰”整個(gè)宇宙。在QGP內(nèi)，質(zhì)子和中子的基本組成部分夸克和膠子沒有被束縛在粒子內(nèi)部，而是形成了一種幾乎完美的稠密流體。對(duì)QGP開展研究，有助更好地揭開宇宙早期的神秘面紗。

然而，在鉛離子-鉛離子對(duì)撞等重離子對(duì)撞中產(chǎn)生的QGP的“壽命”極短，僅為約10^-23秒，難以直接觀測(cè)。對(duì)此，物理學(xué)家通過研究在這些對(duì)撞中產(chǎn)生并穿越QGP的粒子，以探究QGP的屬性。

作為已知最重的基本粒子，頂夸克衰變?yōu)槠渌Ｗ拥乃俣?，比形成QGP所需時(shí)間快一個(gè)數(shù)量級(jí)。因此，頂夸克的衰變及其衰變產(chǎn)物與QGP相互作用之間的延遲，可作為“時(shí)間標(biāo)記”，為研究QGP的時(shí)間動(dòng)力學(xué)提供獨(dú)特機(jī)會(huì)。

最新研究中，ATLAS合作組精心分析了LHC第二輪運(yùn)行期間、對(duì)撞能量為5.02太電子伏特的鉛離子-鉛離子碰撞的數(shù)據(jù)。最終在“雙夸克通道”中，成功捕捉到頂夸克的“身影”。在“雙夸克通道”中，頂夸克先衰變?yōu)榈卓淇撕蚖玻色子，這些產(chǎn)物又衰變?yōu)殡娮踊蚩娮蛹跋嚓P(guān)的電子中微子或繆子中微子。

團(tuán)隊(duì)表示，強(qiáng)力是將質(zhì)子、中子和其他復(fù)合粒子結(jié)合在一起的力，最新研究也有助他們進(jìn)一步揭示強(qiáng)力的性質(zhì)。