宇宙大爆炸后的百萬(wàn)分之一秒內(nèi)，宇宙處于一種由夸克和膠子組成的溫度高達(dá)萬(wàn)億度的等離子體狀態(tài)，隨后，這種等離子體開(kāi)始冷卻，夸克和膠子也組合形成組成普通物質(zhì)的中子和質(zhì)子。
在冷卻前的混沌中，一小部分夸克和膠子會(huì)隨機(jī)碰撞，形成短命的X粒子——因其結(jié)構(gòu)未知而如此命名。現(xiàn)在，X粒子非常罕見(jiàn)，不過(guò)，物理學(xué)家根據(jù)理論推測(cè)，X粒子可以在大型粒子加速器內(nèi)制造出來(lái)——在加速器內(nèi)，高能碰撞可以產(chǎn)生類似的夸克—膠子等離子體閃光。此次，科學(xué)家們首次在LHC內(nèi)產(chǎn)生的夸克—膠子等離子體中發(fā)現(xiàn)了X粒子存在的證據(jù)。
在本研究中，論文主要作者、MIT副教授李彥杰(音譯)領(lǐng)導(dǎo)的研究小組篩選了130多億次鉛離子碰撞的數(shù)據(jù)，每次碰撞都產(chǎn)生了數(shù)萬(wàn)個(gè)帶電粒子，在這種超稠密的高能粒子湯中，研究人員發(fā)現(xiàn)了大約100個(gè)X粒子——以該粒子的預(yù)估質(zhì)量被命名為X(3872)。
為了篩選出這些X粒子，研究小組使用了一種機(jī)器學(xué)習(xí)算法，他們訓(xùn)練該算法挑選X粒子特有的衰變模式。各種粒子在夸克—膠子等離子體中形成后，會(huì)立即分解成“子”粒子，然后散開(kāi)。X粒子的衰減模式與其他所有粒子都不相同。
李彥杰說(shuō)：“這只是故事的開(kāi)始，未來(lái)一兩年內(nèi)，我們計(jì)劃收集更多數(shù)據(jù)，利用夸克—膠子等離子體探測(cè)X粒子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這可能會(huì)改變我們對(duì)宇宙的看法，揭示宇宙中的更多秘密。”
這項(xiàng)研究的合作者是緊湊繆子線圈(CMS)國(guó)際合作組織的成員，CMS是LHC上的粒子探測(cè)器之一。
