《中国科学》家利用北京谱：仪首次清晰拍下微观世界终极烟花秀

　　北京5月11日电(记者孙自法)记者5月11日从中国科学院高能物理研究所(高能所)获悉，利用北京正负电子对撞机上的北京谱仪III(BESIII)探测器，中国科学家最近首次清晰“拍下”被誉为微观世界“终极烟花秀”的罕见过程——反物质粒子“反Λ重子”与普通质子碰撞湮灭的瞬间，并精确测量了其中产生的粒子种类和数量。

本项研究揭示反Λ粒子与质子碰撞并湮灭过程的示意图。中国科学院高能所供图

　　这项基础领域高能粒子物理方向的重要研究成果，由中国科学院高能所北京谱仪III实验团队完成，相关论文近日在国际专业学术期刊《物理评论快报》发表，备受学界关注。

　　北京谱仪III实验团队介绍说，在粒子物理的世界里，像质子、中子这样的粒子，都是由一些更小的“积木”组合而成。这些更为基本的积木，既包括“上夸克”和“下夸克”等组成质子、中子的普通积木，还包括“奇异夸克”等一些性格古怪的积木，“奇异夸克”积木自带一种叫“奇异数”的隐藏属性，凡是沾上它的粒子，都变得神神秘秘。因此，对它们的研究，是理解微观世界的重要途径。

　　其中，反Λ重子就是一个由“反上夸克”“反下夸克”和“反奇异夸克”拼成的小结构，平时它隐藏在高能对撞产生的粒子碎片中，一闪而过。而在北京正负电子对撞机上开展的本项实验研究中，科学家们通过北京谱仪III探测器完成一次精妙的“伏击”，他们巧妙利用探测器束流管内用来降温的冷却油作为反应靶，捕捉到当反Λ重子向外飞出时，撞上冷却油中静止的质子(氢原子核)而产生的“新配方烟花”。

　　此前，在对撞机上的研究多集中在“常规物质版”烟花(如正反质子的湮灭)的性质，但反Λ重子因为携带“奇异夸克”，其湮灭过程一直是个谜。BESIII实验团队这次通过对海量数据的筛选，首次观测到两种复杂的“烟花配方”，不仅算出它们出现的概率，还发现这场“烟花秀”并非杂乱无章。

　　比如，在研究这场“烟花爆炸”的过程中，实验团队捕捉到一个名为K*(892)+的“共振态”，它就像是烟花完全绽放前短暂形成的一个发光球体，存在时间极短，却揭示了湮灭反应背后的内在逻辑。

　　对这类“微型烟花”的分析，不仅关系到粒子物理里最基础、也最难的一种作用力——强相互作用，更是连接着宇宙的过去与未来的线索。目前，宇宙中还存在一些难以想象的极端环境，对看似“微不足道”的粒子反应的研究，也是在为理解宇宙中最极端的状态奠定基础。

　　同时，在大型粒子对撞实验中，反物质并不是稀客，而是成批产生的“副产品”。这些反物质粒子在穿过探测器材料时，会不断与普通物质发生相互作用甚至湮灭。北京谱仪III这次不仅看到它炸开的样子，还开始读懂它背后的规律，相当于第一次拿到奇异反物质湮灭的“高清底片”。

　　北京谱仪III实验团队表示，在粒子物理的世界里，这些“烟花”燃尽的余晖，往往才是点燃未来希望的星火。因此，后续进一步实验研究值得期待。(完)

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