美首次在光子—质子碰撞中测量J/ψ介子表明胶子对质子质量的直接贡献为80%以上

2019-10-11 14:50:52 来源: 科技日报 作者: 刘霞

科技日报记者 刘霞

美国物理学家在新一期《物理评论快报》杂志撰文称,他们借助光子—质子碰撞,首次对一种名为J/ψ介子的亚原子粒子进行了测量。初步结果表明,胶子对质子质量的直接贡献为80%以上。研究人员称,测量在以前未探索过的能量区域进行,有望开辟新研究领域。

J/ψ介子由一个粲夸克和一个反粲夸克组成,由光子—质子碰撞产生,因此携带有质子中胶子的信息。夸克是一种基本粒子,质子和中子都由夸克组成;而胶子让夸克“偎依”在一起。J/ψ介子由丁肇中等团队发现。1976年,丁肇中等人因此荣膺诺贝尔物理学奖。

佛罗里达州立大学(FSU)强子物理学小组是美国能源部托马斯·杰斐逊国家加速器设施GlueX协作组的主要成员,他们希望找出与胶子有关的新信息。

在实验中,研究人员将光子束发射到GlueX光谱仪中,光子束穿过液态氢罐,并与其中的质子发生反应。探测器接着开始测量在对撞中产生的粒子,物理学家可重建对撞细节并获得更多有关产生粒子的信息。

研究从2016年开始,研究人员每年能收集约100万至200万千兆字节的数据。他们表示,与以往研究相比,新测量在更低的能量阈值下进行,这意味着新测量对胶子在质子中的分布以及它们对质子质量的贡献更敏感。

结果表明,产生的J/ψ介子比预期要多,这意味着胶子对质子以及整个原子核质量的贡献更大,胶子对质子质量的直接贡献为80%以上。

科学家们仍在进行进一步测量,希望对组成原子核的粒子和力有更深入的了解。在测量碰撞中产生的J/ψ介子时,还可以寻找其他包含粲夸克的亚原子粒子。GlueX协作组也一直在寻找五夸克态(pentaquarks),但迄今一无所获。此前,中国清华大学科学家参与的LHCb实验发现了五夸克态的踪迹。

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