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CMS合作观察到三个J/ψ粒子从两个质子之间的一次碰撞中出现

物理学 2022-08-31 23:59:08

作者:欧洲核子研究中心安娜·洛佩斯 在三个J/ψ粒子的衰变中产生的带有六个μ子(红线)的质子-质子碰撞事件

信用:合作研究中心/欧洲核子研究中心 这是三重待遇

通过筛选大型强子对撞机(LHC)中粒子碰撞的数据,CMS合作发现两个质子之间的单次碰撞产生的不是一个,不是两个,而是三个J/ψ粒子

除了是粒子物理学的第一次之外,这一观测还为夸克和胶子在质子内部的分布打开了一扇新的窗户

J/ψ粒子是一种特殊的粒子

它是第一个被发现的含有魅力夸克的粒子,为伯顿·里克特和丁肇中赢得了诺贝尔物理学奖,并帮助建立了被称为强子的复合粒子的夸克模型

包括LHC的ATLAS、CMS和LHCb在内的实验之前已经看到一个或两个J/ψ粒子从单个粒子碰撞中出来,但他们之前从未看到同时产生三个J/ψ粒子——直到新的CMS分析

诀窍?分析CMS探测器在LHC第二次运行期间收集到的大量高能质子-质子碰撞,并寻找J/ψ粒子转化为μ子对的过程,μ子是电子的重表亲

根据这一分析,CMS团队确定了单质子-质子碰撞事件的五个实例,其中三个J/ψ粒子同时产生

结果具有超过5个标准偏差的统计显著性,这是在粒子物理学中用于声称观察到粒子或过程的阈值

这三个-J/ψ事件非常罕见

为了得到一个想法,一个-J/ψ事件和两个-J/ψ事件大约是3

700万和1800倍更常见

“但是它们非常值得研究,”CMS物理学家Stefanos Leontsinis说,“LHC未来应该能够收集的三个J/ψ事件的更大样本,应该能让我们提高对小尺度质子内部结构的理解

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