夸克—胶子等离子体中首现奇异“X”粒子

科技日报记者 刘霞

据物理学家组织网近日报道，美国麻省理工学院的科学家借助机器学习算法，通过分析大型强子对撞机（LHC）2018年获得的130多亿次重离子碰撞产生的数据，首次发现了神秘的“X”粒子。这一最新发现有助科学家分析其结构并进一步揭示宇宙的奥秘。

图片来源：麻省理工学院官网

宇宙大爆炸后的百万分之一秒内，宇宙处于一种由夸克和胶子组成的温度高达万亿度的等离子体状态，随后，这种等离子体开始冷却，夸克和胶子也组合形成组成普通物质的中子和质子。

在冷却前的混沌中，一小部分夸克和胶子会随机碰撞，形成短命的X粒子——因其结构未知而如此命名。现在，X粒子非常罕见，不过，物理学家根据理论推测，X粒子可以在大型粒子加速器内制造出来——在加速器内，高能碰撞可以产生类似的夸克—胶子等离子体闪光。此次，科学家们首次在LHC内产生的夸克—胶子等离子体中发现了X粒子存在的证据。

在本研究中，论文主要作者、MIT副教授李彦杰（音译）领导的研究小组筛选了130多亿次铅离子碰撞的数据，每次碰撞都产生了数万个带电粒子，在这种超稠密的高能粒子汤中，研究人员发现了大约100个X粒子——以该粒子的预估质量被命名为X（3872）。

为了筛选出这些X粒子，研究小组使用了一种机器学习算法，他们训练该算法挑选X粒子特有的衰变模式。各种粒子在夸克—胶子等离子体中形成后，会立即分解成“子”粒子，然后散开。X粒子的衰减模式与其他所有粒子都不相同。

李彦杰说：“这只是故事的开始，未来一两年内，我们计划收集更多数据，利用夸克—胶子等离子体探测X粒子的内部结构，这可能会改变我们对宇宙的看法，揭示宇宙中的更多秘密。”

这项研究的合作者是紧凑缪子线圈（CMS）国际合作组织的成员，CMS是LHC上的粒子探测器之一。

关键词： 夸克 等离子体