研究人员最近对奇异的亚原子粒子和强作用力有了新的认识。他们的工作预测了一种新型四夸克的存在，它由美丽夸克和魅力夸克以及两个轻反夸克组成。这一发现增强了我们对量子色动力学和可见物质组成的理解。来源:SciTechDaily.com

　　一项新的研究揭示了由美丽夸克和魅力夸克组成的四夸克的存在，推进了我们对亚原子粒子物理学和强相互作用的认识。

　　数学科学研究所(IMSc)和塔塔基础研究所(TIFR)的研究人员探索了亚原子粒子的复杂领域，他们最近在《物理评论快报》上发表了一项新发现。他们的研究照亮了量子色动力学(QCD)的新视野，揭示了奇异的亚原子粒子，并推动了我们对强作用力理解的界限。

　　预测的四夸克(Tbc)的示意图，由四个夸克组成:美夸克、粲夸克和两个轻反夸克。图片来源:Nilmani Mathur

　　神秘的强力和强子世界

　　这一探索的核心是神秘的基本强力，它产生了宇宙中几乎所有可见物质的质量。少数被称为夸克的基本粒子通过交换胶子进行有趣的相互作用，创造了所有复合亚原子粒子，最终形成了我们宇宙中所有可见物质。

　　这种理解的核心是量子色动力学(QCD)理论，它支配着强相互作用的动力学。QCD允许将颜色中性的夸克组合成亚原子粒子，通常被称为强子。

　　传统上，强子被分为两大类:介子，如介子，由一个夸克和一个反夸克组成;重子，如质子，由三个夸克组成。然而，在这些类别之外，还有奇异的强子，包括那些有四个、五个或六个夸克的强子，甚至有胶子的粒子，比如胶球。

　　然而，直到最近，这些奇异强子的存在在很大程度上仍然是粒子物理学家未知的领域。在过去的15年里，一系列的实验发现照亮了这个以前模糊的领域，揭示了丰富的奇异强子光谱，这些强子挑战了传统的强作用力概念，并挑战了我们对亚原子粒子的理解。

　　通过底介子和粲介子相互作用形成Tbc的示意图。来源:A. Radhakrishnan和V. Raj

　　发现四夸克:一种新的形式粒子物理学的第一步

　　在这些外来强子中有四夸克，它由四个夸克组成(更准确地说，是两个夸克和两个反夸克)。它们可能以高度紧密的形式存在，也可能以松散结合的两个介子分子或其他形式存在:它们的精确结构仍然是一个谜。它们也被观察到是最常见的外来物种，预计未来还会发现更多。理论研究可以通过预测它们的夸克含量和可能的能量范围来帮助发现它们。

　　在这项最近的工作中，来自TIFR理论物理系的Nilmani Mathur教授和博士后Archana Radhakrishnan博士以及IMSc的M. Padmanath博士预测了一种新型四夸克的存在。这种新的亚原子粒子由一个美丽夸克和一个迷人夸克以及两个轻反夸克组成，它属于四夸克族，称为Tbc:美丽迷人四夸克。

　　他们利用印度晶格规范理论倡议(ILGTI)的计算设施来进行这项计算。利用底介子和粲介子之间的相互作用研究了这种特殊四夸克的形成。利用不同晶格间距和价光夸克质量的变分技术，研究了有限体积内相互作用介子系统的能量特征值，并得出了该四夸克存在的结论。与预测的粒子类似，可能存在其他具有相同夸克含量但自旋和宇称不同的四夸克。

　　这一预测出现在一个偶然的时刻，与最近发现的包含两个粲夸克和两个轻反夸克的四夸克(Tcc)相吻合。因此，使用类似的实验方法很可能发现新预测的粒子或相关变体，因为它们的产生和检测所需的能量范围和光度越来越容易获得。

　　此外，预测粒子的结合能超过任何已发现的四夸克，并且随着轻夸克质量的增加，结合能减弱，暗示了不同夸克质量体系之间强相互作用的复杂动力学，并阐明了强子形成中强作用力的有趣特征，特别是那些重夸克。

　　这也为在下一代实验中寻找更重的外来亚原子粒子带来了额外的动力，这些实验可以用来破译强作用力并释放其全部潜力。

　　参考文献:M. Padmanath, Archana Radhakrishnan和Nilmani Mathur，“使用双介子和diquark - anti - diquark变分基的晶格QCD的约束等标量轴矢量