研究人員在托馬斯·杰斐遜國家加速器設(shè)施GlueX探測器上工作。

美國物理學(xué)家在新一期《物理評論快報》雜志撰文稱，他們借助光子—質(zhì)子碰撞，首次對一種名為J/ψ介子的亞原子粒子進行了測量。初步結(jié)果表明，膠子對質(zhì)子質(zhì)量的直接貢獻(xiàn)為80%以上。研究人員稱，測量在以前未探索過的能量區(qū)域進行，有望開辟新研究領(lǐng)域。

J/ψ介子由一個粲夸克和一個反粲夸克組成，由光子—質(zhì)子碰撞產(chǎn)生，因此攜帶有質(zhì)子中膠子的信息?？淇耸且环N基本粒子，質(zhì)子和中子都由夸克組成;而膠子讓夸克“偎依”在一起。J/ψ介子由丁肇中等團隊發(fā)現(xiàn)。1976年，丁肇中等人因此榮膺諾貝爾物理學(xué)獎。

佛羅里達(dá)州立大學(xué)(FSU)強子物理學(xué)小組是美國能源部托馬斯·杰斐遜國家加速器設(shè)施GlueX協(xié)作組的主要成員，他們希望找出與膠子有關(guān)的新信息。

在實驗中，研究人員將光子束發(fā)射到GlueX光譜儀中，光子束穿過液態(tài)氫罐，并與其中的質(zhì)子發(fā)生反應(yīng)。探測器接著開始測量在對撞中產(chǎn)生的粒子，物理學(xué)家可重建對撞細(xì)節(jié)并獲得更多有關(guān)產(chǎn)生粒子的信息。

研究從2016年開始，研究人員每年能收集約100萬至200萬千兆字節(jié)的數(shù)據(jù)。他們表示，與以往研究相比，新測量在更低的能量閾值下進行，這意味著新測量對膠子在質(zhì)子中的分布以及它們對質(zhì)子質(zhì)量的貢獻(xiàn)更敏感。

結(jié)果表明，產(chǎn)生的J/ψ介子比預(yù)期要多，這意味著膠子對質(zhì)子以及整個原子核質(zhì)量的貢獻(xiàn)更大，膠子對質(zhì)子質(zhì)量的直接貢獻(xiàn)為80%以上。

科學(xué)家們?nèi)栽谶M行進一步測量，希望對組成原子核的粒子和力有更深入的了解。在測量碰撞中產(chǎn)生的J/ψ介子時，還可以尋找其他包含粲夸克的亞原子粒子。GlueX協(xié)作組也一直在尋找五夸克態(tài)(pentaquarks)，但迄今一無所獲。此前，中國清華大學(xué)科學(xué)家參與的LHCb實驗發(fā)現(xiàn)了五夸克態(tài)的蹤跡。

關(guān)鍵詞： 亞原子粒子測量 質(zhì)子質(zhì)量