夸克的新發現揭示了關于宇宙誕生的關鍵線索

在兩個鉛原子碰撞噴出的碎屑中檢測到一對頂夸克。

這是第一次在兩個原子核之間的碰撞中發現這種特定的夸克-反夸克對。這一發現加強了所有六種夸克口味存在于時間的黎明，在湯汁夸克膠子等離子體被認為在Big Bang.

這意味著我們離對這種原始湯進行新的測量，并收集有關我們的宇宙從一開始就是如何形成的新見解又近了一步。

夸克膠子等離子體是當通常束縛在質子和中子內部的基本夸克和膠子從它們的限制中釋放出來，并在極端能量條件下一起晃動成松散的、相互作用的“湯”時得到的。

研究這個問題物質狀態是夸克在幾分之一秒內非常非常迅速地衰變。大爆炸后出現的夸克膠子等離子體只存在了幾百萬分之一秒，然后粒子滴落在一起開始形成正常物質，這個過程稱為強子化.

為了研究夸克-膠子等離子體，物理學家使用大型強子對撞機等粒子對撞機將重粒子撞擊在一起。這些碰撞會產生一陣粒子雨，這些粒子在形成正常物質的過程中穿過夸克-膠子等離子體狀態。科學家可以測量這個過程的產物來探測夸克膠子等離子體。

頂夸克是六種夸克口味中最重的，是研究夸克膠子等離子體演變的特別有價值的工具。然而，因為它們是最重的，所以它們的壽命最短，只有 10^-25秒。這比強子形成的時間尺度短，這意味著它們在強子化發生之前就衰變了。

重離子碰撞中產生的夸克-膠子等離子體持續 10^-23秒;因此，頂夸克在整個等離子體之前就消失了，這使得它們特別難以研究。

通常，物理學家正在尋找的粒子不會被直接檢測到，而是從它們衰變成的產物中追溯出來，新研究就是這種情況。在大型強子對撞機中，一組物理學家與 ATLAS 合作組織通過衰變的 dilepton 通道在其衰變產物中檢測到頂夸克對的形成。

在這個過程中，頂夸克衰變成底夸克和 W玻色子;然后 W 玻色子衰變為中微子，以及電子或 μ 子。該合作在具有統計顯著性的 5.03 sigma 的鉛原子之間的碰撞中發現了這一過程——清除了五西格瑪閾值進行重要檢測。

這是首次在重核之間的碰撞中觀察到頂夸克對的產生。一個上一篇描述了頂夸克對在鉛離子和質子;新結果更進一步，為夸克-膠子等離子體的未來研究提供了一條前進的道路。

研究人員在他們的論文中寫道：“對這一過程的觀察鞏固了在夸克-膠子等離子體的預平衡階段存在所有夸克風味的證據，類似于早期宇宙中的條件。

“這一結果為進一步研究夸克-膠子等離子體和早期宇宙中具有頂夸克的物理學鋪平了道路。”

這研究將發布于物理評論信.

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