日本理化學(xué)研究所(RIKEN)的科學(xué)家在最新一期《物理評論快報》雜志撰文稱，他們利用超級計算機(jī)，預(yù)測了一種由六個夸克組成的奇異粒子的存在，最新研究有望加深科學(xué)家們對夸克如何結(jié)合形成原子核的理解。
夸克是科學(xué)家們認(rèn)為不能再分割的一種基本粒子，目前已知的夸克包括上夸克、下夸克、粲夸克、奇異夸克、底夸克和頂夸克六種。由夸克組成的復(fù)合粒子被稱為強(qiáng)子。強(qiáng)子包括重子(由三個夸克組成，如質(zhì)子和中子等)和介子(由正反夸克對組成)。
一直以來，科學(xué)家們都在思考是否存在包含兩個重子的系統(tǒng)(雙重子系統(tǒng))。自然界中僅有一個雙重子系統(tǒng)存在——氘核，氘核是由一個質(zhì)子和一個中子組成的氫原子核。此外，在核物理實驗中，人們曾對其他雙重子系統(tǒng)“驚鴻一瞥”，但它們很快湮滅。
RIKEN跨學(xué)科理論和數(shù)學(xué)科學(xué)項目的杉浦拓哉(音譯)解釋說：“雖然氘核是唯一已知的穩(wěn)定雙重子系統(tǒng)，但可能存在更多雙重子系統(tǒng)。研究哪些重子對形成雙重子系統(tǒng)，哪些不形成非常重要，因為這為夸克如何形成物質(zhì)提供了有價值的見解。”
現(xiàn)在，通過計算兩個重子(都由三個粲夸克組成)之間的作用力，杉浦拓哉及其同事預(yù)測了一種名為粲di-Omega的六夸克粒子的存在。
量子色動力學(xué)是描述夸克之間相互作用的成功理論。但重子中夸克之間的強(qiáng)耦合作用使量子色動力學(xué)計算起來非常復(fù)雜，再加上重子的束縛態(tài)，計算變得更加復(fù)雜。在最新研究中，科學(xué)家們通過大規(guī)模數(shù)值計算解決了量子色動力學(xué)問題。此外，由于計算涉及大量變量，他們使用了兩臺功能強(qiáng)大的超級計算機(jī)：K和北齋，大大減少了計算的成本和時間。
盡管計算復(fù)雜，但粲di-Omega是研究重子相互作用的最簡單系統(tǒng)。杉浦拓哉團(tuán)隊現(xiàn)在正在使用日本功能最強(qiáng)大的超級計算機(jī)“富岳”研究其他粲強(qiáng)子，希望借此揭示夸克如何結(jié)合形成粒子的奧秘，以及什么樣的粒子可以存在。(記者 劉霞)
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