據(jù)阿根廷新聞網(wǎng)1月25日?qǐng)?bào)道，在宇宙大爆炸后的頭幾微秒內(nèi)，宇宙處于一種由夸克和膠子組成的溫度高達(dá)萬億度的等離子體狀態(tài)。緊接著，這種等離子體開始冷卻，夸克和膠子也組合形成了組成普通物質(zhì)的中子和質(zhì)子。

報(bào)道稱，在冷卻前的混沌中，一小部分夸克和膠子隨機(jī)發(fā)生碰撞，形成短命的X粒子(因其結(jié)構(gòu)未知而獲此名稱)。如今X粒子依然非常罕見，但物理學(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)通過夸克凝聚的形式制造出來。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。

如今，美國(guó)麻省理工學(xué)院核科學(xué)實(shí)驗(yàn)室等研究機(jī)構(gòu)的科學(xué)家，已經(jīng)在位于瑞士日內(nèi)瓦附近的歐洲核子研究中心(CERN)的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LHC)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)。

研究團(tuán)隊(duì)使用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)篩選了130多億次重離子碰撞，每次碰撞都產(chǎn)生了數(shù)以萬計(jì)的帶電粒子。在這些超密集的高能“粒子湯”中，研究人員提取出大約100個(gè)X粒子，并以該粒子的預(yù)估質(zhì)量將其命名為X(3872)。

報(bào)道稱，近日發(fā)表在美國(guó)《物理評(píng)論快報(bào)》周刊上的這一研究結(jié)果標(biāo)志著研究人員首次在夸克—膠子等離子體中檢測(cè)到了X粒子。研究人員希望借此揭示出粒子的未知結(jié)構(gòu)。

“這只是故事的開始，”該項(xiàng)研究主要作者、麻省理工學(xué)院物理學(xué)教授李彥杰(音)說，“我們已經(jīng)找到一個(gè)信號(hào)。在未來幾年，我們希望利用夸克—膠子等離子體來探測(cè)X粒子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這可能改變我們對(duì)宇宙能夠產(chǎn)生何種物質(zhì)的看法。”

據(jù)報(bào)道，這一研究的合作者是一個(gè)協(xié)作組織的成員，該協(xié)作組織是由科學(xué)家組成的國(guó)際團(tuán)隊(duì)，致力于研究大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)兩個(gè)粒子探測(cè)器之一的緊湊渺子線圈，并負(fù)責(zé)收集其數(shù)據(jù)。

報(bào)道稱，物質(zhì)的組成部分是中子和質(zhì)子，中子和質(zhì)子均由三個(gè)緊密結(jié)合的夸克組成。李彥杰表示：“多年來，我們一直認(rèn)為，由于某種原因，大自然選擇了產(chǎn)生僅由兩個(gè)或三個(gè)夸克組成的粒子。”

直到最近，物理學(xué)家才開始發(fā)現(xiàn)獨(dú)特的四夸克態(tài)，即由四個(gè)夸克的罕見組合形式構(gòu)成的粒子。科學(xué)家們懷疑X(3872)要么是一個(gè)緊湊的“四夸克粒子”，要么就是一種全新的分子類型——并非由原子構(gòu)成，而是由兩個(gè)弱結(jié)合的介子構(gòu)成。介子是亞原子粒子，由兩個(gè)夸克構(gòu)成。

李彥杰表示：“從理論上講，等離子體中有這么多夸克和膠子，X粒子的生產(chǎn)應(yīng)該得到改善，但人們認(rèn)為很難找到這些粒子，因?yàn)樵谶@個(gè)‘夸克湯’中產(chǎn)生的其他粒子數(shù)目眾多。”

報(bào)道稱，在這項(xiàng)新研究中，李彥杰和同事共同在歐洲核子研究中心的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的重離子對(duì)撞所產(chǎn)生的夸克—膠子等離子體中尋找X粒子的蹤跡。他們的分析基于大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)2018年的數(shù)據(jù)集。