超级计算机预测六夸克粒子存在

超级计算机预测六夸克粒子存在

超级计算机预测六夸克粒子存在 字体: 小 中 大 分享到: 超级计算机预测六夸克粒子存在 2021-12-14 08:57:47 来源:科技日报

新预言的六个夸克粒子的艺术图。图片:物理学家组织网络

来自日本理化学研究所(RIKEN)的科学家在刚刚一期《物理评论快报》上写道,他们利用超级计算机预测了一种由6个夸克组成的奇怪粒子的存在。这项刚刚研究有望加深科学家对夸克如何结合形成原子核的理解。

夸克是科学家认为不能再分的基本粒子。目前已知的夸克有上夸克、下夸克、粲夸克、奇夸克、底夸克和顶夸克。由夸克组成的复合粒子叫做强子。包括重子(由质子、中子等三种夸克组成)和介子(由正负夸克对组成)。

长期以来,科学家一直在思考是否存在一个具有两个重子的系统(对偶子系统)。自然界只有一个对偶子系统——氘,是由一个质子和一个中子组成的氢核。另外,在核物理的实验中,人们曾经“瞥见”其他对偶子系统,但很快就消失了。

RIKEN跨学科理论和数学科学项目的Takuya Sugura解释说:“虽然氘是比较好已知的稳定对偶子系统,但可能存在更多对偶子系统。研究哪些重子形成了对偶子系统,哪些没有,这非常重要,因为这为夸克如何形成物质提供了有价值的见解。”

现在,通过计算两个重子(都由三个粲夸克组成)之间的力,杉谷拓哉和他的同事预测了一种叫做粲di-Omega的六夸克粒子的存在。

量子色动力学是描述夸克间相互作用的成功理论。但是重子中夸克之间的强耦合使得量子色动力学的计算非常复杂。再加上重子的束缚态,计算变得更加复杂。在刚刚研究中,科学家通过大规模数值计算解决了量子色动力学问题。此外,由于计算涉及大量变量,他们使用了K和北宅两台强大的超级计算机,大大降低了计算的成本和时间预测(数据为往年仅供参考)。

虽然计算复杂,但charm di-Omega是研究重子相互作用最简单的系统。杉谷拓哉的团队现在正在使用日本最强大的超级计算机“福月”研究其他魅力强子,希望揭示夸克如何结合形成粒子以及什么样的粒子可以存在的奥秘。(记者刘霞)

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