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    超級計算機預測六夸克粒子存在


    新預測的六夸克粒子的藝術圖。圖片來源:物理學家組織網

    日本理化學研究所(RIKEN)的科學家在最新一期《物理評論快報》雜志撰文稱,他們利用超級計算機,預測了一種由六個夸克組成的奇異粒子的存在,最新研究有望加深科學家們對夸克如何結合形成原子核的理解。

    夸克是科學家們認為不能再分割的一種基本粒子,目前已知的夸克包括上夸克、下夸克、粲夸克、奇異夸克、底夸克和頂夸克六種。由夸克組成的復合粒子被稱為強子。強子包括重子(由三個夸克組成,如質子和中子等)和介子(由正反夸克對組成)。

    一直以來,科學家們都在思考是否存在包含兩個重子的系統(雙重子系統)。自然界中僅有一個雙重子系統存在——氘核,氘核是由一個質子和一個中子組成的氫原子核。此外,在核物理實驗中,人們曾對其他雙重子系統“驚鴻一瞥”,但它們很快湮滅。

    RIKEN跨學科理論和數學科學項目的杉浦拓哉(音譯)解釋說:“雖然氘核是唯一已知的穩定雙重子系統,但可能存在更多雙重子系統。研究哪些重子對形成雙重子系統,哪些不形成非常重要,因為這為夸克如何形成物質提供了有價值的見解?!?/p>

    現在,通過計算兩個重子(都由三個粲夸克組成)之間的作用力,杉浦拓哉及其同事預測了一種名為粲di-Omega的六夸克粒子的存在。

    量子色動力學是描述夸克之間相互作用的成功理論。但重子中夸克之間的強耦合作用使量子色動力學計算起來非常復雜,再加上重子的束縛態,計算變得更加復雜。在最新研究中,科學家們通過大規模數值計算解決了量子色動力學問題。此外,由于計算涉及大量變量,他們使用了兩臺功能強大的超級計算機:K和北齋,大大減少了計算的成本和時間。

    盡管計算復雜,但粲di-Omega是研究重子相互作用的最簡單系統。杉浦拓哉團隊現在正在使用日本功能最強大的超級計算機“富岳”研究其他粲強子,希望借此揭示夸克如何結合形成粒子的奧秘,以及什么樣的粒子可以存在。(記者劉霞)

    來源:科技日報

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